燃料電池用螺旋彈簧制造技術

本發明專利技術為用于燃料電池或燃料電池用燃料盒的燃料電池用 螺旋彈簧，其由奧氏體系不銹鋼形成，且不在表面形成鎳鍍層， 由下述式表示的陽離子指數I為60以下，由此在與燃料電池的顯 示酸性的內容液接觸的情況下也可以可靠地抑制金屬離子的溶 出。 I＝A+2B+3C 式中，A、B、C分別表示將不銹鋼部件浸漬到甲醇溶液(含 有水1％+甲酸4000ppm)25ml中、并在60℃、1周的條件保存 時的甲醇溶液中的、相對于1個螺旋彈簧的1價金屬離子的濃度 (ppb)、除1價或3價以外的金屬離子的濃度(ppb)、3價金屬離 子的濃度(ppb)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術勁螺旋彈簧，更詳細地說，涉及對燃料電池或燃料電池用燃料盒 中的酸性內容液也可有效抑制金屬離子溶出的燃料電池用螺旋 彈簧。
技術介紹
無需使用用于取出氫氣的重整器而將作為燃料的甲醇直接 供給到陽極(燃料極)、可使其產生電化學反應的直接曱醇型燃料電池(DMFC)，由于其適于儀器小型化，所以特別作為便攜 儀器用的燃料電池而受到矚目，這樣的小型燃料電池中，為了 燃料盒的小型化以及可在高溫條件下使用，提出了使用金屬部 件。另一方面，在這樣的直接曱醇型燃料電池中，由于是將作 為燃料的甲醇直接供給到陽極以使其產生電化學反應，因此燃 料甲醇中存在金屬離子時有可能阻礙電化學反應、電動勢 (electro motive force )降低等發電性能降低。為此，在如甲醇 這樣的在發電時一皮氧化成為酸性氧化物而內容液顯示酸性的燃 料、或作為內容液使用顯示酸性的燃料的燃料電池中，與該燃 料接觸的部位所使用的金屬部件有必要不溶出金屬離子。燃料電池的本體燃料罐和燃料電池用燃料盒都在燃料流路 中具備閥、以僅在連接時流路貫通的方式來形成，為了使這樣 的閥在各種使用條件下穩定工作，金屬彈簧是適合的，但在現 有的彈簧的制造中，為了提高拉絲加工時潤滑性，通常對絲材 實施鍍鎳，在將這樣的表面實施了鍍鎳的螺旋彈簧用于燃料電3池的用途時，由于鎳離子的溶出，有可能發電性能降低，因此 其利用是困難的。另一方面，日本特開平9 - 85332號公報中提出了一種不實 施鍍鎳的發條用不銹鋼鋼線，其在奧氏體系不銹鋼的表面通過 溶融鹽法進行膜厚為O.l ~ 50pm的氮化處理，然后實施拉絲加 工而成。此外，為了防止金屬離子從用于燃料電池的金屬部件中溶 出，如日本特開2002 - 42327號公報和日本特開2000 - 345363 號公報記載的那樣，提出了除了對金屬表面進行鈍化處理等以 外，還實施鍍金等。
技術實現思路
但是，上述任一方法制成的螺旋彈簧，在燃料電池或燃料 電池用燃料盒中作為與甲醇等燃料接觸的螺旋彈簧，在低溶出 性方面是不充分的，此外，鍍金和鈦即便在耐溶出性方面可滿 足，對于作為常用部件使用也是昂貴的，經濟性方面并不滿足， 需求可靠地抑制金屬離子的溶出且也兼顧經濟性的螺旋彈簧。因此，本專利技術的目的在于，提供一種燃料電池或燃料電池 用燃料盒用的螺旋彈簧，其在與燃料電池的顯示酸性的內容液 接觸時，也可靠抑制金屬離子的溶出。根據本專利技術，提供一種燃料電池用螺旋彈簧，其特征在于， 該燃料電池用螺旋彈簧用于燃料電池或燃料電池用燃料盒，其 由奧氏體系不銹鋼形成，且不在表面形成鎳鍍層，由下述式(1 ) 表示的陽離子指數I為60以下，I = A + 2B + 3C (( 1 )式中，A、 B、 C分別表示將螺旋彈簧浸漬到曱醇溶液(含 有水1%+曱酸4000ppm)中，并在6(TC、 l周的條件保存時的甲醇溶液中的、相對于l個螺旋彈簧的l價金屬離子的濃度(ppb)、除1價或3價以外的金屬離子的濃度(ppb)、 3價金屬離 子的濃度(ppb)。本專利技術的燃料電池或燃料電池用螺旋彈簧中，適合為1. 具有短螺距部和長螺距部，短螺距部的線間距離大于 lpm且小于螺旋彈簧的線徑，并且短螺距部長度大于長螺距部 的線間距離；2. 表層具有鉻的氧化覆膜；3. 實施鹽浴回火處理而成。本專利技術的用于燃料電池或燃料電池用燃料盒的燃料電池用 螺旋彈簧，由奧氏體系不銹鋼形成，無需如通常的螺旋彈簧那 樣在表面形成鎳鍍層而成形加工為螺旋彈簧。如前述那樣，通常在螺旋彈簧的成形方法中，為了提高拉 絲加工的潤滑性而對絲材實施鍍鎳，但在本專利技術中，通過不實 施鍍鎳而成形，從而防止了鎳離子的溶出。進而，本專利技術中使用的奧氏體系不銹鋼的磁導率低，其自 身低溶出性優異，但通過實施用于形成螺旋彈簧的拉絲和巻繞 的加工，有可能誘發馬氏體變態、損害低溶出性，但本專利技術中， 在產生該馬氏體變態的情況下，也可通過實施后述的回火處理， 降低加工誘發馬氏體，維持奧氏體系不銹鋼所具有的優異的低 溶出性。為此，本專利技術的燃料電池用螺旋彈簧，其上述式(l)所示 的陽離子指數I為60以下、特別是6以下，具有優異的低溶出性， 且有效防止了阻礙燃料電池的發電性能。即，金屬離子從螺旋彈簧溶出到燃料中時，由于該溶出金 屬離子的原因而阻礙了本來在陰極的反應中所使用的氫離子向 陰極的移動，因此，通過將由于從螺旋彈簧溶出的金屬離子而5減少的氫離子量作為以上述式(1 )所示的陽離子指數來測定， 可知螺旋彈簧對燃料電池的發電性能的影響。因此，該陽離子指數的值越小，意味著金屬離子的溶出量 越少，對燃料電池的發電性能的影響越低，表明本專利技術中該陽 離子指數為規定值以下的螺旋彈簧具有滿意的低溶出性，可適 合用于燃料電池或燃料電池用燃料盒的用途。另外，陽離子指數I的測定方法為將不銹鋼部件浸漬到曱 醇溶液(含有7^1%+甲酸4000ppm) 25ml中，并測定在60。C、 l周的條件保存時的曱醇溶液中的金屬離子濃度，作為相對于l 個螺旋彈簧的值而算出。另外，溶液中含有曱酸是因為基于 假設在燃料電池中由于曱醇的副反應而產生曱酸、且逆流到彈 簧使用部的情形，伴隨著曱酸的產生，促進了金屬離子從螺旋 彈簧溶出。此外，作為上述式(l)中的一價的金屬離子A,測 定Li+、 Na+、 K+,除1價或3價以外的金屬離子、具體地說，作 為2價或4價的金屬離子B,測定Mg2+、 Ca2+、 Ti2+、 Mn2+、 Fe2 + 、 Co2+、 Ni2+、 Cu2+、 Zn2+、 Ge4+、 Mo4+、 Pb2+,作為3價的 金屬離子C,測定Al"、 Cr3+、 Sb3+。此外，本專利技術的螺旋彈簧中，通過形成支承圈(end turn), 可提高防卡塞性能，此外為了提高洗滌性，還可在該支承圈間 設置間隙。在圖l所示的本專利技術的螺旋彈簧的一例中，特別適合的是具 有形成有間隙的支承圈部分、即短螺距部1和支承圏以外的部分 即長螺距部2,滿足短螺距部1的線間距離Ll大于1 pm且小于螺 旋彈簧的線徑d),并且短螺距部長度L2大于長螺距部2的線間 距離L3，即ljim<:Ll< cJ)且L3〈:L2。由此，不會損害支承圈帶來的防卡塞性能，可提高洗滌性。本專利技術的螺旋彈簧在用于如本專利技術的使用曱醇溶液那樣內 容液顯示酸性的燃料的燃料電池或該燃料電池用的燃料盒的情形中，也具有陽離子指數I為60以下這樣的優異的低溶出性，因 此，沒有阻礙燃料電池的發電性能的擔憂。此外，本專利技術的螺旋彈簧通過形成具有規定間隔的間隙的 支承圈，在具有防卡塞性能的同時，可提高螺旋彈簧的洗滌性。本專利技術的螺旋彈簧可特別適合用于燃料電池用燃料盒的對 燃料電池的連接部分的閥。附圖說明圖l為表示本專利技術的燃料電池用螺旋彈簧的一例的側視圖。具體實施例方式制造方法具有上述特性的本專利技術的燃料電池用螺旋彈簧，可通過如 下制造工序適當地制造(1)包括拉絲工序、巻繞工序、堿超 聲波洗滌工序、水洗滌工序、回火處理工序、水洗滌工序、鈍 化處理工序、水洗滌工序、純水超聲波洗滌工序的制造工序； 或(2)包括拉絲工序、巻繞工序、堿超聲波洗滌工序、水洗滌 工序、回火處理工序、水洗滌工序、純水超聲波洗滌工序、的 制造工序。以下對各工序進行說明。本專利技術的燃料電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池用螺旋彈簧，其特征在于，該燃料電池用螺旋彈簧用于燃料電池或燃料電池用燃料盒，其由奧氏體系不銹鋼形成，且不在表面形成鎳鍍層，由下述式表示的陽離子指數Ｉ為６０以下，　Ｉ＝Ａ＋２Ｂ＋３Ｃ　式中，Ａ、Ｂ、Ｃ分別表示將不銹鋼部件浸漬到甲醇溶液（含有水１％＋甲酸４０００ｐｐｍ）２５ｍｌ中，并在６０℃、１周的條件保存時的甲醇溶液中的、相對于１個螺旋彈簧的１價金屬離子的濃度（ｐｐｂ）、除１價或３價以外的金屬離子的濃度（ｐｐｂ）、３價金屬離子的濃度（ｐｐｂ）。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：木內航機，黑川亙，新谷昌三，芋田大輔，吉弘憲司，山盛陽，
申請(專利權)人：東洋制罐株式會社，
類型：發明
國別省市：JP