燃料电池用螺旋弹簧制造技术

本发明专利技术为用于燃料电池或燃料电池用燃料盒的燃料电池用 螺旋弹簧，其由奥氏体系不锈钢形成，且不在表面形成镍镀层， 由下述式表示的阳离子指数I为60以下，由此在与燃料电池的显 示酸性的内容液接触的情况下也可以可靠地抑制金属离子的溶 出。 I＝A+2B+3C 式中，A、B、C分别表示将不锈钢部件浸渍到甲醇溶液(含 有水1％+甲酸4000ppm)25ml中、并在60℃、1周的条件保存 时的甲醇溶液中的、相对于1个螺旋弹簧的1价金属离子的浓度 (ppb)、除1价或3价以外的金属离子的浓度(ppb)、3价金属离 子的浓度(ppb)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术劲螺旋弹簧，更详细地说，涉及对燃料电池或燃料电池用燃料盒 中的酸性内容液也可有效抑制金属离子溶出的燃料电池用螺旋 弹簧。
技术介绍
无需使用用于取出氢气的重整器而将作为燃料的甲醇直接 供给到阳极(燃料极)、可使其产生电化学反应的直接曱醇型燃料电池(DMFC)，由于其适于仪器小型化，所以特别作为便携 仪器用的燃料电池而受到瞩目，这样的小型燃料电池中，为了 燃料盒的小型化以及可在高温条件下使用，提出了使用金属部 件。另一方面，在这样的直接曱醇型燃料电池中，由于是将作 为燃料的甲醇直接供给到阳极以使其产生电化学反应，因此燃 料甲醇中存在金属离子时有可能阻碍电化学反应、电动势 (electro motive force )降低等发电性能降低。为此，在如甲醇 这样的在发电时一皮氧化成为酸性氧化物而内容液显示酸性的燃 料、或作为内容液使用显示酸性的燃料的燃料电池中，与该燃 料接触的部位所使用的金属部件有必要不溶出金属离子。燃料电池的本体燃料罐和燃料电池用燃料盒都在燃料流路 中具备阀、以仅在连接时流路贯通的方式来形成，为了使这样 的阀在各种使用条件下稳定工作，金属弹簧是适合的，但在现 有的弹簧的制造中，为了提高拉丝加工时润滑性，通常对丝材 实施镀镍，在将这样的表面实施了镀镍的螺旋弹簧用于燃料电3池的用途时，由于镍离子的溶出，有可能发电性能降低，因此 其利用是困难的。另一方面，日本特开平9 - 85332号公报中提出了一种不实 施镀镍的发条用不锈钢钢线，其在奥氏体系不锈钢的表面通过 溶融盐法进行膜厚为O.l ~ 50pm的氮化处理，然后实施拉丝加 工而成。此外，为了防止金属离子从用于燃料电池的金属部件中溶 出，如日本特开2002 - 42327号公报和日本特开2000 - 345363 号公报记载的那样，提出了除了对金属表面进行钝化处理等以 外，还实施镀金等。
技术实现思路
但是，上述任一方法制成的螺旋弹簧，在燃料电池或燃料 电池用燃料盒中作为与甲醇等燃料接触的螺旋弹簧，在低溶出 性方面是不充分的，此外，镀金和钛即便在耐溶出性方面可满 足，对于作为常用部件使用也是昂贵的，经济性方面并不满足， 需求可靠地抑制金属离子的溶出且也兼顾经济性的螺旋弹簧。因此，本专利技术的目的在于，提供一种燃料电池或燃料电池 用燃料盒用的螺旋弹簧，其在与燃料电池的显示酸性的内容液 接触时，也可靠抑制金属离子的溶出。根据本专利技术，提供一种燃料电池用螺旋弹簧，其特征在于， 该燃料电池用螺旋弹簧用于燃料电池或燃料电池用燃料盒，其 由奥氏体系不锈钢形成，且不在表面形成镍镀层，由下述式(1 ) 表示的阳离子指数I为60以下，I = A + 2B + 3C (( 1 )式中，A、 B、 C分别表示将螺旋弹簧浸渍到曱醇溶液(含 有水1%+曱酸4000ppm)中，并在6(TC、 l周的条件保存时的甲醇溶液中的、相对于l个螺旋弹簧的l价金属离子的浓度(ppb)、除1价或3价以外的金属离子的浓度(ppb)、 3价金属离 子的浓度(ppb)。本专利技术的燃料电池或燃料电池用螺旋弹簧中，适合为1. 具有短螺距部和长螺距部，短螺距部的线间距离大于 lpm且小于螺旋弹簧的线径，并且短螺距部长度大于长螺距部 的线间距离；2. 表层具有铬的氧化覆膜；3. 实施盐浴回火处理而成。本专利技术的用于燃料电池或燃料电池用燃料盒的燃料电池用 螺旋弹簧，由奥氏体系不锈钢形成，无需如通常的螺旋弹簧那 样在表面形成镍镀层而成形加工为螺旋弹簧。如前述那样，通常在螺旋弹簧的成形方法中，为了提高拉 丝加工的润滑性而对丝材实施镀镍，但在本专利技术中，通过不实 施镀镍而成形，从而防止了镍离子的溶出。进而，本专利技术中使用的奥氏体系不锈钢的磁导率低，其自 身低溶出性优异，但通过实施用于形成螺旋弹簧的拉丝和巻绕 的加工，有可能诱发马氏体变态、损害低溶出性，但本专利技术中， 在产生该马氏体变态的情况下，也可通过实施后述的回火处理， 降低加工诱发马氏体，维持奥氏体系不锈钢所具有的优异的低 溶出性。为此，本专利技术的燃料电池用螺旋弹簧，其上述式(l)所示 的阳离子指数I为60以下、特别是6以下，具有优异的低溶出性， 且有效防止了阻碍燃料电池的发电性能。即，金属离子从螺旋弹簧溶出到燃料中时，由于该溶出金 属离子的原因而阻碍了本来在阴极的反应中所使用的氢离子向 阴极的移动，因此，通过将由于从螺旋弹簧溶出的金属离子而5减少的氢离子量作为以上述式(1 )所示的阳离子指数来测定， 可知螺旋弹簧对燃料电池的发电性能的影响。因此，该阳离子指数的值越小，意味着金属离子的溶出量 越少，对燃料电池的发电性能的影响越低，表明本专利技术中该阳 离子指数为规定值以下的螺旋弹簧具有满意的低溶出性，可适 合用于燃料电池或燃料电池用燃料盒的用途。另外，阳离子指数I的测定方法为将不锈钢部件浸渍到曱 醇溶液(含有7^1%+甲酸4000ppm) 25ml中，并测定在60。C、 l周的条件保存时的曱醇溶液中的金属离子浓度，作为相对于l 个螺旋弹簧的值而算出。另外，溶液中含有曱酸是因为基于 假设在燃料电池中由于曱醇的副反应而产生曱酸、且逆流到弹 簧使用部的情形，伴随着曱酸的产生，促进了金属离子从螺旋 弹簧溶出。此外，作为上述式(l)中的一价的金属离子A,测 定Li+、 Na+、 K+,除1价或3价以外的金属离子、具体地说，作 为2价或4价的金属离子B,测定Mg2+、 Ca2+、 Ti2+、 Mn2+、 Fe2 + 、 Co2+、 Ni2+、 Cu2+、 Zn2+、 Ge4+、 Mo4+、 Pb2+,作为3价的 金属离子C,测定Al"、 Cr3+、 Sb3+。此外，本专利技术的螺旋弹簧中，通过形成支承圈(end turn), 可提高防卡塞性能，此外为了提高洗涤性，还可在该支承圈间 设置间隙。在图l所示的本专利技术的螺旋弹簧的一例中，特别适合的是具 有形成有间隙的支承圈部分、即短螺距部1和支承圏以外的部分 即长螺距部2,满足短螺距部1的线间距离Ll大于1 pm且小于螺 旋弹簧的线径d),并且短螺距部长度L2大于长螺距部2的线间 距离L3，即ljim<:Ll< cJ)且L3〈:L2。由此，不会损害支承圈带来的防卡塞性能，可提高洗涤性。本专利技术的螺旋弹簧在用于如本专利技术的使用曱醇溶液那样内 容液显示酸性的燃料的燃料电池或该燃料电池用的燃料盒的情形中，也具有阳离子指数I为60以下这样的优异的低溶出性，因 此，没有阻碍燃料电池的发电性能的担忧。此外，本专利技术的螺旋弹簧通过形成具有规定间隔的间隙的 支承圈，在具有防卡塞性能的同时，可提高螺旋弹簧的洗涤性。本专利技术的螺旋弹簧可特别适合用于燃料电池用燃料盒的对 燃料电池的连接部分的阀。附图说明图l为表示本专利技术的燃料电池用螺旋弹簧的一例的侧视图。具体实施例方式制造方法具有上述特性的本专利技术的燃料电池用螺旋弹簧，可通过如 下制造工序适当地制造(1)包括拉丝工序、巻绕工序、碱超 声波洗涤工序、水洗涤工序、回火处理工序、水洗涤工序、钝 化处理工序、水洗涤工序、纯水超声波洗涤工序的制造工序； 或(2)包括拉丝工序、巻绕工序、碱超声波洗涤工序、水洗涤 工序、回火处理工序、水洗涤工序、纯水超声波洗涤工序、的 制造工序。以下对各工序进行说明。本专利技术的燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用螺旋弹簧，其特征在于，该燃料电池用螺旋弹簧用于燃料电池或燃料电池用燃料盒，其由奥氏体系不锈钢形成，且不在表面形成镍镀层，由下述式表示的阳离子指数Ｉ为６０以下，　Ｉ＝Ａ＋２Ｂ＋３Ｃ　式中，Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示将不锈钢部件浸渍到甲醇溶液（含有水１％＋甲酸４０００ｐｐｍ）２５ｍｌ中，并在６０℃、１周的条件保存时的甲醇溶液中的、相对于１个螺旋弹簧的１价金属离子的浓度（ｐｐｂ）、除１价或３价以外的金属离子的浓度（ｐｐｂ）、３价金属离子的浓度（ｐｐｂ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：木内航机，黑川亘，新谷昌三，芋田大辅，吉弘宪司，山盛阳，
申请(专利权)人：东洋制罐株式会社，
类型：发明
国别省市：JP