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公開番号2025154864
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024058107
出願日2024-03-29
発明の名称燃料電池および溶接方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/0247 20160101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】一対の金属セパレータの溶接ラインにおける接触を、確実に確保することができる燃料電池の提供。
【解決手段】一対の接合セパレータ12の間に膜電極接合体が配置される燃料電池において、接合セパレータ12は、一対の金属セパレータ12a,12bを溶接ライン51,52に沿って溶接接合して形成される。第2金属セパレータ12bには、対向する第1金属セパレータ12aの方向に突出する凸部120が溶接ライン51,52に沿って形成されている。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
一対の接合セパレータの間に膜電極接合体が配置される燃料電池において、
前記接合セパレータは、一対の金属セパレータを溶接ラインに沿って溶接接合して形成され、
一対の前記金属セパレータの一方には、対向する他方の前記金属セパレータの方向に突出する第１凸部が溶接ラインに沿って形成されていることを特徴とする、燃料電池。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記第１凸部の溶接ラインに直交する断面における形状は、凸部先端を含む半径ｒ１の第１円弧領域と、該第１円弧領域の両端の各々に連続して設けられた半径ｒ２の第２円弧領域とで構成され、
半径ｒ２は半径ｒ１よりも大きく設定されていることを特徴とする、燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記他方の前記金属セパレータの溶接ラインには、前記第１凸部に対して窪んだ第１凹部が形成されており、
前記第１凸部の溶接ラインに直交する断面における形状は、半径ｒ１の円弧形状であり、
前記第１凹部の溶接ラインに直交する断面における形状は、半径ｒ２の円弧形状であり、
前記半径ｒ２は前記半径ｒ１よりも大きく設定されていることを特徴とする、燃料電池。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池において、
前記第１凹部の前記溶接ラインに直交する断面における形状は、凹部底部領域を含む半径ｒ２の第１円弧領域と、該第１円弧領域の両端の各々に設けられた半径ｒ３の第２円弧領域とで構成され、
前記半径ｒ３は前記半径ｒ２よりも大きく設定されていることを特徴とする、燃料電池。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記第１凸部の前記溶接ラインに直交する断面における形状は、前記溶接ラインの一方の側においては半径ｒ１の第１円弧領域であって、前記溶接ラインの他方の側においては半径ｒ２の第２円弧領域であり、
前記半径ｒ１と前記半径ｒ２とは異なる値に設定されている、燃料電池。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記第１凸部の前記溶接ラインに直交する断面における形状は、凸部先端を含む半径ｒ１の第１円弧領域と、前記第１円弧領域の一端に連続する半径ｒ２の第２円弧領域と、前記第１円弧領域の他端に連続する半径ｒ３の第３円弧領域と、で構成され、
前記半径ｒ２と前記半径ｒ３とは異なる値に設定されている、燃料電池。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料電池における前記接合セパレータの溶接方法であって、
前記接合セパレータを構成する前記一対の金属セパレータの各々は、前記溶接ラインを挟んだ両側に、対向する前記金属セパレータから離間する方向に突出する一対のビード部をそれぞれ備え、
対向配置された前記一対の金属セパレータの対向する前記一対のビード部の少なくとも一方を把持治具で把持しつつ、前記溶接ラインの溶接を行うことを特徴とする、溶接方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池、および、燃料電池の接合セパレータの溶接方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギの効率化に貢献する燃料電池に関する技術開発が行われている。この種の燃料電池に関する技術として、複数の発電セルを積層してなる燃料電池スタックが知られている。発電セルは、膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）と、ＭＥＡを挟むように配置された一対の金属セパレータとを備える。例えば、特許文献１に記載の燃料電池では、隣り合う発電セルの隣接する金属セパレータ同士を溶接して一体化した接合セパレータが用いられている。
【０００３】
従来、金属セパレータを溶接接続する際には、うねり等によって溶接部にギャップが生じないように一対の金属セパレータをクランプ治具でクランプしつつ溶接が行われる。その場合、溶接ラインにおける金属セパレータ同士の接触を確保するためには、溶接ラインの両側周辺の平坦部をクランプするのが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－１５０８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、溶接部の狭小化を図ろうとすると、溶接個所によってはそのようにクランプするスペース的余裕が無い場合がある。例えば、溶接ラインに近接してビード部が設けられている場合には、スペースの関係上、ビード部をクランプして溶接を行う必要がある。しかしながら、ビード部をクランプする場合には、溶接ラインにおける接触の確保が難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様による燃料電池は、一対の接合セパレータの間に膜電極接合体が配置され、前記接合セパレータは、一対の金属セパレータを溶接ラインに沿って溶接接合して形成され、一対の前記金属セパレータの一方には、対向する他方の前記金属セパレータの方向に突出する第１凸部が溶接ラインに沿って形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一対の金属セパレータの溶接ラインにおける接触を、確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、燃料電池スタックを構成する複数の発電セルの一つを示す分解斜視図である。
図２は、図１の破線Ｃで囲んだ領域の拡大図である。
図３は、図２のＡ－Ａ断面を示す断面図である。
図４は、第１および第２金属セパレータの溶接領域の形状を説明する図である。
図５は、レーザ溶接の際のクランプ方法を説明する図である。
図６は、ビード部をクランプした場合を説明する図である。
図７は、変形例１を説明する図である。
図８は、変形例１の他の例を示す図である。
図９は、変形例２を説明する図である。
図１０は、変形例２の他の例を示す図である。
図１１は、一対の金属セパレータの各々に凸部を形成した場合を示すである。
図１２は、非対称凸形状の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。また、以下の説明では、同一または類似の要素および処理には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。なお、以下に記載する内容はあくまでも本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、他の種々の形態でも実施をすることが可能である。
【００１０】
図１は、燃料電池スタック１を構成する複数の発電セル１０の一つを示す分解斜視図である。図１に示す例では、複数の発電セル１０はｘ軸方向に積層され、燃料電池スタック１においては積層方向の締付荷重（圧縮荷重）が付与される。燃料電池スタック１は、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池の電力により走行する電気自動車に搭載される。
（【００１１】以降は省略されています）

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