(57)【要約】【課題】エンドプレートにおけるガス或いは冷却水の給排貫通孔をシールする樹脂シールの損傷回避を図る。【解決手段】エンドプレート１７０Ｆは、冷却水供給孔１７６ＩＮを始めとするガス・冷却水の給排貫通孔を備え、この給排貫通孔をシール材２００でシールする。シール材２００は、孔上下の孔周縁２１０から孔周縁２１２までの孔周壁１７６Ｈを、孔周縁２１０と孔周縁２１２を含めてシールする。このシール材２００は、孔周縁２１０から孔周壁１７６Ｈに繋がる給排貫通孔一端側部位２１１と孔周縁２１２から孔周壁１７６Ｈに繋がる孔周縁２１２とにおいて、切削加工痕に密着する。この切削加工痕は、孔周縁２１０或いは孔周縁２１２の側からコーナー曲面とする第１加工痕２１５と、このコーナー曲面から冷却水供給孔１７６ＩＮの軸１７６ｃの方向に延びて斜めに交差する直線軌跡の第２加工痕２１６とが連続する加工痕とされている。【選択図】図２
2016095900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルを積層したセルスタックのセル積層方向の端部に配設される燃料電池用のエンドプレートであって、
前記エンドプレートを貫通し、前記燃料電池セルへの燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却水の供給用と排出用の貫通孔と、
前記貫通孔の内周面と貫通孔周囲の周縁面とを覆うシールと、
を備え、
前記貫通孔の内周面から周縁面に繋がる角部は、切削加工痕を有し、
前記切削加工痕は、前記内周面若しくは周縁面のいずれか一方の面から他方の面側に向けて曲面で形成された曲面加工痕と、
前記曲面加工痕から他方の面にかけて形成された、直線軌跡の直線加工痕と、
が連続する加工痕とされている、燃料電池用エンドプレート。
【請求項２】
前記直線加工痕は、前記曲面からの接線として前記貫通孔の軸の方向に延びる直線軌跡の加工痕とされている、請求項１に記載の燃料電池用のエンドプレート。
【請求項３】
前記切削加工痕を残す切削加工を受ける前の前記貫通孔を含めて鋳造形成されている、請求項１または請求項２に記載の燃料電池用のエンドプレート。
【請求項４】
前記直線加工痕は、前記曲面から延びる前記直線軌跡の直線が前記貫通孔の軸と交差してなす角度が５〜４５°となる加工痕とされている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池用のエンドプレート。
【請求項５】
燃料電池であって、
複数の燃料電池セルを積層したセルスタックと、
該セルスタックのセル積層方向の端部に配設された請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンドプレートとを備える、
燃料電池。
【請求項６】
複数の燃料電池セルを積層したセルスタックのセル積層方向の端部に配設される燃料電池用のエンドプレートの製造方法であって、
前記エンドプレートを貫通し、前記燃料電池セルへの燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却水の供給用と排出用の貫通孔を設ける工程と、
前記貫通孔の内周面から貫通孔周囲の周縁面に繋がる角部を切削加工する切削工程と、
前記切削加工された角部、貫通孔の内周面、及び周縁面にシール部材を配置する工程と、
を備え、
前記切削工程に用いられる切削工具として、
前記内周面若しくは周縁面のいずれか一方の面から他方の面側に向けて曲面加工痕を形成する曲面加工部と、前記曲面加工部から他方の面にかけて直線加工痕を形成する、直線加工部と、
を備える切削工具により、燃料電池用エンドプレートを切削する工程と、
を備える、燃料電池用エンドプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用のエンドプレートとその製造方法および燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、発電単位となる燃料電池セルを複数積層したスタック構造とされ、スタック両端に、エンドプレートを備える。このエンドプレートは、燃料電池セルでの電気化学反応を起こすべく、燃料電池へのガスの給排に関与するほか、冷却水の給排にも関与する。エンドプレートは、アルミニウムといった金属製であることから、ガス中の水分や冷却水が直接触れないように、ガス給排用の貫通孔および冷却水給排用の貫通孔にシール材を配設することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シール材を配設した貫通孔では、図８に示すように、金属製のエンドプレートの貫通孔を孔上下の周縁を含めてシール材が覆うことになり、エンドプレートとシール材とでは熱膨張率が相違するため、次のような問題が起きる。燃料電池の運転が進んで昇温した後に電池温度が降下すると、貫通孔の軸方向に沿って、シール材は大きな収縮率で収縮するのに対して、エンドプレートではさほどの収縮は起きない。こうした昇温と温度降下が繰り返されると、エンドプレートの貫通孔周縁のＲ部において、シール材の損傷が起きることが報告されるに到った。こうしたシール損傷は、次のようにして起きることが解明された。
【０００５】
エンドプレートは、生産性向上やコスト低減の観点から、往々にしてアルミの鋳造品とされる。このため、貫通孔周縁のＲ部とこれに続く貫通孔周壁の実際の外郭形状は、鋳肌の形成状況の影響を受けることから、形状精度に欠け、コーナー曲面、いわゆるコーナーＲ部とこれに続く孔周壁の形状がエンドプレートごと、或いは給排貫通孔ごとに相違し得る。切削工具によりエンドプレートの角部をR形状に加工する際、エンドプレート形状のバラつきにより切削工具の送りが過剰となると、貫通孔の内周面に段差が発生する。この段差部は、温度降下に伴ってシール材が大きく収縮する際の応力集中を招きかねないので、この段差部を起点にシール材の損傷が起きると想定される。こうした損傷解析を経た新たな知見に基づいて、本発明は、エンドプレートにおけるガス或いは冷却水の給排貫通孔をシールするシール材の損傷回避を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池用のエンドプレートが提供される。この燃料電池用のエンドプレートは、複数の燃料電池セルを積層したセルスタックのセル積層方向の端部に配設される燃料電池用のエンドプレートであって、前記エンドプレートを貫通し、前記燃料電池セルへの燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却水の供給用と排出用の貫通孔と、前記貫通孔の内周面と貫通孔周囲の周縁面とを覆うシールと、を備える。そして、前記貫通孔の内周面から周縁面に繋がる角部は、切削加工痕を有し、前記切削加工痕は、前記内周面若しくは周縁面のいずれか一方の面から他方の面側に向けて曲面で形成された曲面加工痕と、前記曲面加工痕から他方の面にかけて形成された、直線軌跡の直線加工痕と、が連続する加工痕とされている。
【０００８】
上記形態の燃料電池用のエンドプレートは、貫通孔の内周面と貫通孔周囲の周縁面とにかけてシール材にてシールするに当たり、このシール材が接触する角部を切削加工痕を有するものとする。この切削加工痕は、内周面若しくは周縁面のいずれか一方の面から他方の面側に向けて曲面で形成された曲面加工痕と、この曲面加工痕から他方の面にかけて形成された直線軌跡の直線加工痕とが連続する加工痕であることから、直線加工痕は、貫通孔の内周面と斜めに交差し、貫通孔の内周面に段差を残さない。この直線加工痕は、貫通孔周囲の周縁面が貫通孔の軸の側に近づいたり遠ざかったりしても、或いは、切削加工痕を残す工具の送りが過剰であっても、貫通孔周囲の周縁面に段差を残さないまま、曲面加工痕に連続して延びるように形成可能である。この結果、上記形態の燃料電池用のエンドプレートによれば、温度降下に伴ってシール材が大きく収縮しても、貫通孔の内周面と貫通孔周囲の周縁面とを繋ぐ繋部位において応力集中が起きないようにできるので、シール材の損傷回避が可能となる。
【０００９】
（２）上記形態の燃料電池用のエンドプレートにおいて、前記直線加工痕は、前記コーナー曲面からの接線として前記貫通孔の軸の方向に延びる直線軌跡の加工痕とされているようにしてもよい。こうすれば、曲面加工痕と直線加工痕とが屈曲することなく滑らかに連続するので、両加工痕の連続箇所においてもシール材に応力集中を起こさない。よって、シール材の損傷を高い実効性で回避可能となる。
【００１０】
（３）上記形態の燃料電池用のエンドプレートにおいて、前記切削加工痕を残す切削加工を受ける前の前記貫通孔を含めて鋳造形成されているようにしてもよい。こうすれば、生産性向上やコスト低減も可能となる。
【００１１】
（４）上記いずれかの形態の燃料電池用のエンドプレートにおいて、前記直線加工痕は、前記曲面から延びる前記直線軌跡の直線が前記貫通孔の軸と交差してなす角度が５〜４５°となる加工痕とされているようにしてもよい。こうすれば、直線加工痕は、貫通孔の内周面と５〜４５°の角度で交差して、内周面に繋がって周縁面との連続性も高まり、より確実に応力集中を起こさないので、シール材の損傷回避の実効性が高まる。
【００１２】
（５）本発明の他の形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、複数の燃料電池セルを積層したセルスタックと、該セルスタックのセル積層方向の端部に配設された上記いずれかの形態のエンドプレートとを備える。上記形態の燃料電池では、シール材の損傷回避が可能なエンドプレートを有するので、燃料電池としての耐久性の向上や電池寿命の長寿命化を可能とする。また、上記形態の燃料電池によれば、既存の燃料電池においてエンドプレートを置き換えればよいので、その製造コストの低減が可能である。
【００１３】
（６）本発明のまた別の形態によれば、燃料電池用のエンドプレートの製造方法が提供される。この製造方法は、複数の燃料電池セルを積層したセルスタックのセル積層方向の端部に配設される燃料電池用のエンドプレートの製造方法であって、前記エンドプレートを貫通し、前記燃料電池セルへの燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却水の供給用と排出用の貫通孔を設ける工程と、前記貫通孔の内周面から貫通孔周囲の周縁面に繋がる角部を切削加工する切削工程と、前記切削加工された角部、貫通孔の内周面、及び周縁面にシール部材を配置する工程と、を備える。そして、前記切削工程に用いられる切削工具として、前記内周面若しくは周縁面のいずれか一方の面から他方の面側に向けて曲面加工痕を形成する曲面加工部と、前記曲面加工部から他方の面にかけて直線加工痕を形成する、直線加工部と、を備える切削工具により、燃料電池用エンドプレートを切削する。上記形態の燃料電池用のエンドプレートの製造方法によれば、貫通孔の内周面と貫通孔周囲の周縁面とを繋ぐ繋部位における応力集中を抑制してシール材の損傷回避が可能なエンドプレートを、容易に製造できる。
【００１４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池用のエンドプレートの製造方法や燃料電池の製造方法、或いはエンドプレート製造用の切削刃具としての形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態としての燃料電池１０の構成を示す概略斜視図である。
【図２】エンドプレート１７０Ｆを図１における２−２線に沿って断面視して示す説明図である。
【図３】エンドプレート１７０Ｆの切削の様子を冷却水供給孔１７６ＩＮの周辺について示す説明図である。
【図４】コーナー切削工具Ｒｓによる各給排貫通孔の切削の様子を概略的に示す説明図である。
【図５】シール材２００の形成の様子を模式的に示す説明図である。
【図６】第２の実施形態のエンドプレート１７０Ｆにおける第２加工痕２１６の形成の様子を図２相当に示す説明図である。
【図７】第３の実施形態のエンドプレート１７０Ｆにおける第２加工痕２１６の形成の様子を図２相当に示す説明図である。
【図８】エンドプレートの給排貫通孔を孔上下の周縁を含めてシールする場合の問題点を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態としての燃料電池１０の構成を示す概略斜視図、図２はエンドプレート１７０Ｆを図１における２−２線に沿って断面視して示す説明図である。燃料電池１０は、燃料電池セルたるユニットセル１００をＺ方向（以下、「積層方向」とも呼ぶ）に複数積層し、一対のエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅで挟持したスタック構造を有している。燃料電池１０は、その一端側のエンドプレート１７０Ｆとユニットセル１００との間に、絶縁板１６５Ｆを介在させてターミナルプレート１６０Ｆを有する。以下、エンドプレート１７０Ｆが配設された燃料電池１０の一端側を、便宜上、前端側と称し、図における紙面奥側の他端側を後端側と称する。
【００１７】
燃料電池１０は、後端側のエンドプレート１７０Ｅとユニットセル１００との間にも、同様に、後端側の絶縁板１６５Ｅを介在させて後端側のターミナルプレート１６０Ｅを有する。ユニットセル１００と、ターミナルプレート１６０Ｆ，１６０Ｅと、絶縁板１６５Ｆ，１６５Ｅおよびエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅは、それぞれ、略矩形状の外形を有するプレート構造を有しており、長辺がＸ方向（水平方向）で短辺がＹ方向（垂直方向，鉛直方向）に沿うように配置されている。
【００１８】
前端側のターミナルプレート１６０Ｆおよび後端側のターミナルプレート１６０Ｅは、各ユニットセル１００の発電電力の集電板であり、集電端子１６１から集電した電力を外部へ出力する。
【００１９】
前端側におけるエンドプレート１７０Ｆと絶縁板１６５Ｆとターミナルプレート１６０Ｆは、燃料ガス供給孔１７２ＩＮおよび燃料ガス排出孔１７２ＯＴと、酸化剤ガス供給孔１７４ＩＮおよび酸化剤ガス排出孔１７４ＯＴと、冷却水供給孔１７６ＩＮおよび冷却水排出孔１７６ＯＴとを有する。これらの給排貫通孔は、各ユニットセル１００の対応する位置に設けられているそれぞれの孔（不図示）と連結して、それぞれに対応するガス或いは冷却水の給排マニホールドを構成する。その一方、後端側におけるエンドプレート１７０Ｅと絶縁板１６５Ｅとターミナルプレート１６０Ｅには、これらの給排貫通孔は設けられていない。これは、反応ガス（燃料ガス，酸化剤ガス）および冷却水を前端側のエンドプレート１７０Ｆからそれぞれのユニットセル１００に対して供給マニホールドを介して供給しつつ、それぞれのユニットセル１００からの排出ガスおよび排出水を前端側のエンドプレート１７０Ｆから外部に対して排出マニホールドを介して排出するタイプの燃料電池であることによる。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、前端側のエンドプレート１７０Ｆから反応ガスおよび冷却水を供給し、後端側のエンドプレート１７０Ｅから排出ガスおよび排出水が外部へ排出されるタイプ等の種々のタイプとすることができる。
【００２０】
酸化剤ガス供給孔１７４ＩＮは、前端側のエンドプレート１７０Ｆの下端の外縁部にＸ方向（長辺方向）に沿って配置されており、酸化剤ガス排出孔１７４ＯＴは、上端の外縁部にＸ方向に沿って配置されている。燃料ガス供給孔１７２ＩＮは、前端側のエンドプレート１７０Ｆの右端の外縁部のＹ方向（短辺方向）の上端部に配置されており、燃料ガス排出孔１７２ＯＴは、左端の外縁部のＹ方向の下端部に配置されている。冷却水供給孔１７６ＩＮは、燃料ガス供給孔１７２ＩＮの下側にＹ方向に沿って配置されており、冷却水排出孔１７６ＯＴは、燃料ガス排出孔１７２ＯＴの上側にＹ方向に沿って配置されている。エンドプレート１７０Ｆにおける燃料ガス供給孔１７２ＩＮと燃料ガス排出孔１７２ＯＴとは、ユニットセル１００への燃料ガスの給排に関与する。同じく、酸化剤ガス供給孔１７４ＩＮと酸化剤ガス排出孔１７４ＯＴとは酸化剤ガスの給排に、冷却水供給孔１７６ＩＮと冷却水排出孔１７６ＯＴとは冷却水の給排に関与する。これら給排貫通孔のそれぞれは、図２に例示する冷却水供給孔１７６ＩＮのように、シール材２００を備える。給排貫通孔に配設されたこのシール材２００は、シール性と絶縁性を有する樹脂或いはゴム、例えばエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）や、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコン系ゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、フッ素系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、スチレン系エラストマ、フッ素系エラストマなどから形成され、冷却水供給孔１７６ＩＮの一端の孔周縁２１０から他端の孔周縁２１２までの孔周壁１７６Ｈを、孔周縁２１０および孔周縁２１２を含めてシールする。つまり、シール材２００は、孔周壁１７６Ｈの表面たる内周面と孔周縁２１０の表面たる周縁面および孔周縁２１２の表面たる周縁面を覆うことになる。なお、上記した各給排貫通孔は、ユニットセル１００においては、複数の給排貫通孔に分けられている。
【００２１】
上記したように燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水の給排に関与する給排貫通孔を有するエンドプレート１７０Ｆは、アルミニウムの鋳造プレートであり、鋳造の際には、上記したそれぞれの給排貫通孔を、詳しくはシール材２００の装着のための切削加工前の給排貫通孔を含めて鋳造形成されている。
【００２２】
本実施形態のエンドプレート１７０Ｆは、冷却水供給孔１７６ＩＮにシール材２００を配設するに当たり、孔周縁２１０から孔周壁１７６Ｈに繋がる角部である給排貫通孔一端側部位２１１と孔周縁２１２から孔周壁１７６Ｈに繋がる角部である給排貫通孔他端側部位２１３とに切削加工痕を有する。この切削加工痕は、図２におけるＲ部拡大視に示されており、給排貫通孔一端側部位２１１において、孔周縁２１０の側からコーナー曲面とする第１加工痕２１５と、このコーナー曲面から冷却水供給孔１７６ＩＮの軸１７６ｃの方向に延びてこの軸１７６ｃと斜めに交差する直線軌跡の第２加工痕２１６とが連続する加工痕とされている。第１加工痕２１５は、本願における曲面加工痕に該当し、第２加工痕２１６は、直線加工痕に該当する。本実施形態のエンドプレート１７０Ｆでは、第１加工痕２１５は、設計形状に倣ったコーナー曲面形状とされ、孔周縁２１０の一部表面にも残る。第２加工痕２１６は、第１加工痕２１５のコーナー曲面の任意の接点２１５ｓからの接線として冷却水供給孔１７６ＩＮの軸１７６ｃの方向に延びる。また、本実施形態のエンドプレート１７０Ｆでは、第２加工痕２１６を、冷却水供給孔１７６ＩＮの軸１７６ｃと約５〜１０°の範囲の角度２１６ｓで交差するように第１加工痕２１５から延ばした。そして、これら切削加工痕が残っていることから、鋳造形成されたエンドプレート１７０Ｆが鋳肌のままとしていた冷却水供給孔１７６ＩＮのコーナー部１７６Ｒは、孔周壁１７６Ｈの一部を含め、切削除去されている。
【００２３】
こうした切削加工痕は、後述のコーナー切削工具Ｒｓによって、所定の切削表面粗さで形成され、図２においてはＪＩＳＢ００３１に倣った仕上げ記号（三角記号）が付されている。また、図２において、切削加工を受けていない地肌には、表面粗さを特に規定しない波形記号が付されており、本実施形態ではエンドプレート１７０Ｆは鋳造形成品であることから、表面粗さを特に規定しない記号が付された地肌は、鋳肌面となる。孔周縁２１２の側も同様であり、冷却水排出孔１７６ＯＴを始めとするその他の給排貫通孔についても同様である。
【００２４】
シール材２００は、上記した切削加工痕が残った冷却水供給孔１７６ＩＮを始めとする各給排貫通孔に型成形され、給排貫通孔一端側部位２１１と給排貫通孔他端側部位２１３とにおいては、切削加工痕の切削面に密着し、これら部位を除く孔周縁２１０と孔周縁２１２と孔周壁１７６Ｈとにおいては、鋳肌面に密着する。
【００２５】
次に、エンドプレート１７０Ｆの切削の様子とシール材２００の形成の様子を説明する。図３はエンドプレート１７０Ｆの切削の様子を冷却水供給孔１７６ＩＮの周辺について示す説明図、図４はコーナー切削工具Ｒｓによる各給排貫通孔の切削の様子を概略的に示す説明図、図５はシール材２００の形成の様子を模式的に示す説明図である。
【００２６】
図３に示すように、鋳造形成されたエンドプレート１７０Ｆが絶縁板１６５Ｆ（図１参照）と接合する側のプレート面を、切削加工し、この加工面を後述の給排貫通孔加工の際の基準面とする。エンドプレート１７０Ｆは、図１に示すように平面形状に限らず、図示しないセル周辺機器の装着やガス・冷却水の供給機器との関係から、筐体状をなす場合も有り得る。こうした場合であっても、冷却水供給孔１７６ＩＮの始めとする給排貫通孔の孔周縁２１０と孔周縁２１２との側での切削加工を可能とすべく、既述したようにエンドプレート１７０Ｆの一面が切削加工される。なお、平板状であれば、両面とも切削加工を施して、それぞれの面を給排貫通孔加工の際の基準面としてもよい。
【００２７】
冷却水供給孔１７６ＩＮにおける孔周縁２１０および孔周縁２１２の切削加工に用いるコーナー切削工具Ｒｓは、図３の拡大図に示すように、円筒状切り刃本体の下端にコーナー加工用の切削切り刃を略円錐状に備える。そして、円錐状切削切り刃は、図２に示した第１加工痕２１５と第２加工痕２１６とが連続した加工痕を残すことのできる円弧切り刃２１５ｃと傾斜面切り刃２１６ｃとを備え、傾斜面切り刃２１６ｃを円弧切り刃２１５ｃの切り刃軌跡から接線として延びるようにしている。このコーナー切削工具Ｒｓは、回転駆動した状態で、エンドプレート１７０Ｆにおける冷却水供給孔１７６ＩＮに切り刃先端が差し込まれ、孔周縁２１０の側に切削送りされる。これにより、鋳肌のままであったコーナー部１７６Ｒとこれに続く孔周壁１７６Ｈの一部は、コーナー切削工具Ｒｓの円筒状切り刃本体および円弧切り刃２１５ｃおよび傾斜面切り刃２１６ｃにて切削除去され、孔周縁２１０に、既述した第１加工痕２１５と第２加工痕２１６とが連続した切削加工痕が残る。こうした切削を、冷却水供給孔１７６ＩＮの孔周縁周りに行う。例えば、図４に示すように、エンドプレート１７０Ｆを、図示しないターンテーブルに立設保持して、コーナー切削工具Ｒｓを、エンドプレート１７０Ｆの表裏それぞれの面の側から、冷却水供給孔１７６ＩＮを始めとする各給排貫通孔の開口形状に対応した切削送り軌跡ＣＫに倣って駆動する。こうすることで、孔周縁２１０および孔周縁２１２に、第１加工痕２１５と第２加工痕２１６とが連続した切削加工痕を有する冷却水供給孔１７６ＩＮや、他の給排貫通孔が得られる。なお、エンドプレート１７０Ｆが平板状であれば、エンドプレート１７０Ｆの両面を加工し、エンドプレート１７０Ｆを裏表で切削装置に載せ替えて、一面ずつ、第１加工痕２１５と第２加工痕２１６を形成してもよい。
【００２８】
こうして各給排貫通孔において第１加工痕２１５と第２加工痕２１６との形成が済むと、図５に示すように、エンドプレート１７０Ｆを、合わせ型ｋ１，ｋ２にセットし、シール材２００の形成用のキャビティー２００ｋに、シール材２００の形成材料たる樹脂やゴムを注入する。冷却・養生を経て型抜きすると、シール材２００で各給排貫通孔がシールされたエンドプレート１７０Ｆが得られる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池１０が有するエンドプレート１７０Ｆは、冷却水供給孔１７６ＩＮを始めとするガス・冷却水の各給排貫通孔の一端の孔周縁２１０から他端の孔周縁２１２までの孔周壁１７６Ｈをシール材２００にてシールするに当たり、このシール材２００が接触する孔周縁２１０の側の給排貫通孔一端側部位２１１と孔周縁２１２の側の給排貫通孔他端側部位２１３とをコーナー切削工具Ｒｓで切削し、各部位に切削加工痕を形成する。この切削加工痕は、孔周縁２１０と孔周壁１７６Ｈを繋ぐ給排貫通孔一端側部位２１１および孔周縁２１２と孔周壁１７６Ｈを繋ぐ孔周縁２１２において、孔周縁２１０或いは孔周縁２１２の側からコーナー曲面とする第１加工痕２１５と、このコーナー曲面の接点２１５ｓからの接線として冷却水供給孔１７６ＩＮの軸１７６ｃの方向に延びてこの軸１７６ｃと斜めに交差する直線軌跡の第２加工痕２１６とが連続する加工痕とされている。従って、第２加工痕２１６は、図２に示すように、孔周壁１７６Ｈと斜めに交差し、孔周壁１７６Ｈに段差を残さない。
【００３０】
エンドプレート１７０Ｆは、冷却水供給孔１７６ＩＮを含めて鋳造された鋳造品であることから、冷却水供給孔１７６ＩＮの孔周壁１７６Ｈが軸１７６ｃの側に近づいたり遠ざかったりすることがある。このように孔周壁１７６Ｈの位置が不定であったとしても、コーナー切削工具Ｒｓの有する円弧切り刃２１５ｃがコーナー部１７６Ｒに、傾斜面切り刃２１６ｃが孔周壁１７６Ｈに掛かるように、コーナー切削工具Ｒｓが切削送りされれば、第２加工痕２１６は、孔周壁１７６Ｈに段差を残さないまま、第１加工痕２１５からの接線として連続して延びる。また、仮に、コーナー切削工具Ｒｓの切削送りが過剰であっても、コーナー切削工具Ｒｓが傾斜面切り刃２１６ｃを孔周壁１７６Ｈに掛けている限りにおいては、第２加工痕２１６は、孔周壁１７６Ｈに段差を残さないまま、第１加工痕２１５からの接線として連続して延びる。この結果、本実施形態の燃料電池１０が有するエンドプレート１７０Ｆによれば、温度降下に伴ってシール材２００が大きく収縮しても、孔周縁２１０と孔周壁１７６Ｈとを繋ぐ給排貫通孔一端側部位２１１および孔周縁２１２と孔周壁１７６Ｈを繋ぐ給排貫通孔他端側部位２１３において応力集中が起きないようにできるので、シール材２００の損傷を回避できる。
【００３１】
なお、図２に示すように、孔周縁２１０において、コーナー切削工具Ｒｓの円筒状切り刃本体の切削痕として段差が残るが、シール材２００は、温度降下に伴って収縮する際に、この段差から離れる側に収縮する。よって、孔周縁２１０における段差は、孔周縁２１０に仮に残ったとしても、シール材損傷に影響を与えない。孔周縁２１２についても同様である。
【００３２】
本実施形態の燃料電池１０が有するエンドプレート１７０Ｆは、第２加工痕２１６を第１加工痕２１５から延ばすに当たり、この第２加工痕２１６を、第１加工痕２１５のコーナー曲面における接点２１５ｓから冷却水供給孔１７６ＩＮの軸１７６ｃの方向に延びる接線の直線軌跡の加工痕とした。よって、第１加工痕２１５と第２加工痕２１６とは、屈曲することなく滑らかに連続するので、両加工痕の連続箇所においてもシール材２００に応力集中を起こさない。この結果、本実施形態の燃料電池１０が有するエンドプレート１７０Ｆによれば、シール材２００の損傷をより確実に回避できる。
【００３３】
本実施形態の燃料電池１０が有するエンドプレート１７０Ｆは、エンドプレート自体を切削加工を受ける前の冷却水供給孔１７６ＩＮを始めとする各給排貫通孔を含めて鋳造形成した。よって、本実施形態の燃料電池１０が有するエンドプレート１７０Ｆによれば、生産性向上やコスト低減を図ることができる。
【００３４】
本実施形態の燃料電池１０が有するエンドプレート１７０Ｆは、第２加工痕２１６を第１加工痕２１５から冷却水供給孔１７６ＩＮの軸１７６ｃに向けて延ばすに当たり、第２加工痕２１６を、コーナー曲面から延びる直線軌跡の直線が軸１７６ｃと交差してなす角度２１６ｓが５〜４５°となる加工痕とした。よって、第２加工痕２１６は、孔周壁１７６Ｈと５〜４５°の角度で交差して、孔周壁１７６Ｈに繋がって孔周壁１７６Ｈとの連続性も高まる。この結果、本実施形態の燃料電池１０が有するエンドプレート１７０Ｆによれば、シール材２００にはより確実に応力集中を起こさないので、シール材２００の損傷回避の実効性がより一層高まる。
【００３５】
本実施形態の燃料電池１０では、発電単位となる燃料電池セルたるユニットセル１００を複数積層した上で、積層方向一端の側と他端の側とにターミナルプレート１６０Ｆとターミナルプレート１６０Ｅとを配設して備える。本実施形態の燃料電池１０によれば、シール材２００の損傷回避が可能なエンドプレート１７０Ｆを組み込むことで、燃料電池１０としての耐久性の向上や電池寿命の長寿命化を図ることができる。また、本実施形態の燃料電池１０によれば、既存の燃料電池におけるエンドプレートをエンドプレート１７０Ｆに置き換えればよいので、その製造コストを低減できる。
【００３６】
次に、他の実施形態について説明する。図６は第２の実施形態のエンドプレート１７０Ｆにおける第２加工痕２１６の形成の様子を図２相当に示す説明図、図７は第３の実施形態のエンドプレート１７０Ｆにおける第２加工痕２１６の形成の様子を図２相当に示す説明図である。
【００３７】
図６および図７に示す第２加工痕２１６は、第１加工痕２１５における任意の変曲ポイント２１１ｈから変曲し、図に示す変曲ポイント２１１ｈからの接線軌跡ＳＬと相違する直線軌跡で軸１７６ｃに向けて延びる。こうした軌跡の第２加工痕２１６であっても、第２加工痕２１６は、孔周壁１７６Ｈに段差を残すことは無く、第１加工痕２１５における変曲ポイント２１１ｈから孔周壁１７６Ｈに到るまでを、角度２１６ｓで傾斜した傾斜面とする。よって、これら実施形態であっても、シール材２００の損傷を回避できる。
【００３８】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００３９】
上記した実施形態では、エンドプレート１７０Ｆを、冷却水供給孔１７６ＩＮを始めとする切削加工前の各給排貫通孔を含めて鋳造形成された鋳造品としたが、アルミニウム製の金属プレートから、プレート外郭に沿って切削した切削加工品（切削プレート）としてもよい。このような切削プレートであっても、シール材２００にて各給排貫通孔をシールするに当たっては、図１に示すような長方形状の冷却水供給孔１７６ＩＮを始めとする各給排貫通孔を形成するには、設計形状の給排貫通孔外郭より小さい長方形状の下穴をドリル、エンドミル等の既存の切削工具で一端切削する必要がある。そうすると、下穴形成済みの切削プレートとしてのエンドプレート１７０Ｆは、切削加工前の各給排貫通孔を含めて鋳造形成されたエンドプレート１７０Ｆと同等であることから、図３に示すコーナー切削工具Ｒｓにて、第１加工痕２１５と第２加工痕２１６を形成すればよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０…燃料電池
１００…ユニットセル
１６０Ｅ…ターミナルプレート
１６０Ｆ…ターミナルプレート
１６１…集電端子
１６５Ｅ…絶縁板
１６５Ｆ…絶縁板
１７０Ｅ…エンドプレート
１７０Ｆ…エンドプレート
１７２ＩＮ…燃料ガス供給孔
１７２ＯＴ…燃料ガス排出孔
１７４ＩＮ…酸化剤ガス供給孔
１７４ＯＴ…酸化剤ガス排出孔
１７６ＩＮ…冷却水供給孔
１７６ＯＴ…冷却水排出孔
１７６Ｈ…孔周壁
１７６Ｒ…コーナー部
１７６ｃ…軸
２００…シール材
２００ｋ…キャビティー
２１０…孔周縁
２１１…給排貫通孔一端側部位
２１１ｈ…変曲ポイント
２１２…孔周縁
２１３…給排貫通孔他端側部位
２１５…第１加工痕
２１５ｃ…円弧切り刃
２１５ｓ…接点
２１６…第２加工痕
２１６ｃ…傾斜面切り刃
２１６ｓ…角度
ｋ１，ｋ２…合わせ型
ＣＫ…切削送り軌跡
ＳＬ…接線軌跡
Ｒｓ…コーナー切削工具
【図１】
2016095900.tif 000003
【図２】
2016095900.tif 000004
【図３】
2016095900.tif 000005
【図４】
2016095900.tif 000006
【図５】
2016095900.tif 000007
【図６】
2016095900.tif 000008
【図７】
2016095900.tif 000009
【図８】
2016095900.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月11日(2016.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルを積層したセルスタックのセル積層方向の端部に配設される燃料電池用のエンドプレートであって、
前記エンドプレートを貫通し、前記燃料電池セルへの燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却水の供給用と排出用の貫通孔と、
前記貫通孔の内周面と貫通孔周囲の周縁面とを覆うシールと、
を備え、
前記貫通孔の内周面から周縁面に繋がる角部は、切削加工痕を有し、
前記切削加工痕は、前記内周面若しくは周縁面のいずれか一方の面から他方の面側に向けて曲面で形成された曲面加工痕と、
前記曲面加工痕から他方の面にかけて形成された、直線軌跡の直線加工痕と、
が連続する加工痕とされている、燃料電池用のエンドプレート。
【請求項２】
前記直線加工痕は、前記曲面からの接線として前記貫通孔の軸の方向に延びる直線軌跡の加工痕とされている、請求項１に記載の燃料電池用のエンドプレート。
【請求項３】
前記切削加工痕を残す切削加工を受ける前の前記貫通孔を含めて鋳造形成されている、請求項１または請求項２に記載の燃料電池用のエンドプレート。
【請求項４】
前記直線加工痕は、前記曲面から延びる前記直線軌跡の直線が前記貫通孔の軸と交差してなす角度が５〜４５°となる加工痕とされている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池用のエンドプレート。
【請求項５】
燃料電池であって、
複数の燃料電池セルを積層したセルスタックと、
該セルスタックのセル積層方向の端部に配設された請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池用のエンドプレートとを備える、
燃料電池。
【請求項６】
複数の燃料電池セルを積層したセルスタックのセル積層方向の端部に配設される燃料電池用のエンドプレートの製造方法であって、
前記エンドプレートを貫通し、前記燃料電池セルへの燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却水の供給用と排出用の貫通孔を設ける工程と、
前記貫通孔の内周面から貫通孔周囲の周縁面に繋がる角部を切削加工する切削工程と、
前記切削加工された角部、貫通孔の内周面、及び周縁面にシール部材を配置する工程と、
を備え、
前記切削工程に用いられる切削工具として、
前記内周面若しくは周縁面のいずれか一方の面から他方の面側に向けて曲面加工痕を形成する曲面加工部と、前記曲面加工部から他方の面にかけて直線加工痕を形成する、直線加工部と、
を備える切削工具により、前記エンドプレートを切削する工程と、
を備える、燃料電池用のエンドプレートの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（５）本発明の他の形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、複数の燃料電池セルを積層したセルスタックと、該セルスタックのセル積層方向の端部に配設された上記いずれかの形態の燃料電池用のエンドプレートとを備える。上記形態の燃料電池では、シール材の損傷回避が可能なエンドプレートを有するので、燃料電池としての耐久性の向上や電池寿命の長寿命化を可能とする。また、上記形態の燃料電池によれば、既存の燃料電池においてエンドプレートを置き換えればよいので、その製造コストの低減が可能である。