JP2003059520A - 燃料電池用配管およびその製造方法 - Google Patents
燃料電池用配管およびその製造方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Cleaning In General (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内面が清浄でかつ触媒反応に支障を及ぼすよ
うな有害イオンの残留や発生のない品質良好でかつ安価
な燃料電池用配管の提供。 【解決手段】 切断工程、成形工程、穿孔工程、仮付け
工程、ろう付・固溶体化熱処理工程および内面清浄化処
理工程からなる製造ラインにより必要な工程を使ってス
テンレス鋼製の燃料電池用配管を製造する方法におい
て、前記内面清浄化処理工程で端面を含む少なくとも管
内面に付着する金属粉を溶解除去する清浄化処理を施す
ことを特徴とする。
うな有害イオンの残留や発生のない品質良好でかつ安価
な燃料電池用配管の提供。 【解決手段】 切断工程、成形工程、穿孔工程、仮付け
工程、ろう付・固溶体化熱処理工程および内面清浄化処
理工程からなる製造ラインにより必要な工程を使ってス
テンレス鋼製の燃料電池用配管を製造する方法におい
て、前記内面清浄化処理工程で端面を含む少なくとも管
内面に付着する金属粉を溶解除去する清浄化処理を施す
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池、特に固
体高分子型燃料電池のシステムに用いられる配管とその
製造方法に関する。
体高分子型燃料電池のシステムに用いられる配管とその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】地球温暖化、有害物質による大気汚染ま
たは化石燃料の埋蔵量の減少に伴うエネルギー問題の対
策の一環として燃料電池の開発が進められている。特に
燃料電池自動車については、厳しい走行条件への適合の
みならず経済性、効率性等の改善が求められている。自
動車搭載用として最有力視されている固体高分子型燃料
電池は、水素と酸素を反応させ、その際に生成する電気
エネルギーを取出すもので、水素イオンを選択的に透過
するイオン交換膜を電極で挟み込み、負極側に水素、正
極側に酸素をそれぞれ流す構造となっている。このイオ
ン交換膜は、一般的に５０〜２００μｍ程度の非常に薄
い膜で形成されているため、配管システム内の異物によ
り破壊され易いばかりでなく、電極における触媒反応を
阻害する鉄、銅やアルミニウム等のイオンが配管内に残
留していたり、新たに発生することにより性能を低下さ
せるため、配管内は異物の残留が極めて少なく、触媒反
応を損なうイオンが残留しない清浄な状態が求められて
いる。
たは化石燃料の埋蔵量の減少に伴うエネルギー問題の対
策の一環として燃料電池の開発が進められている。特に
燃料電池自動車については、厳しい走行条件への適合の
みならず経済性、効率性等の改善が求められている。自
動車搭載用として最有力視されている固体高分子型燃料
電池は、水素と酸素を反応させ、その際に生成する電気
エネルギーを取出すもので、水素イオンを選択的に透過
するイオン交換膜を電極で挟み込み、負極側に水素、正
極側に酸素をそれぞれ流す構造となっている。このイオ
ン交換膜は、一般的に５０〜２００μｍ程度の非常に薄
い膜で形成されているため、配管システム内の異物によ
り破壊され易いばかりでなく、電極における触媒反応を
阻害する鉄、銅やアルミニウム等のイオンが配管内に残
留していたり、新たに発生することにより性能を低下さ
せるため、配管内は異物の残留が極めて少なく、触媒反
応を損なうイオンが残留しない清浄な状態が求められて
いる。
【０００３】この燃料電池用配管には、ＳＵＳ３０４や
ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼が用い
られ、内面を清浄化するため酸洗や電解研磨等を施し、
超純水で十分洗浄された高価な配管材料が使用されてい
る。また、フレアー等の配管接続部および曲げ加工部等
の塑性加工を受ける部位は、残留応力による応力腐食を
避けるため、接続用の管端末部を成形したり曲げ加工を
施さずに、内面を清浄化した高価な継手部品等を多数組
合わせて用い接続して配管を構成している。さらに、こ
れらの配管材料は、溶接時の熱影響によって鋭敏化した
部分の腐食が進むのを避けるため、一切の熱が付加され
ないよう配慮されている。このような燃料電池用配管
は、一般にステンレス配管専用（鉄などの他の材料の製
品は一切加工しない）設備で切断、端末成形、穿孔、曲
げ等の加工が施され、清浄化処理された後、予め清浄化
処理された継手部品等を組付けて配管システムを製造し
ている。
ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼が用い
られ、内面を清浄化するため酸洗や電解研磨等を施し、
超純水で十分洗浄された高価な配管材料が使用されてい
る。また、フレアー等の配管接続部および曲げ加工部等
の塑性加工を受ける部位は、残留応力による応力腐食を
避けるため、接続用の管端末部を成形したり曲げ加工を
施さずに、内面を清浄化した高価な継手部品等を多数組
合わせて用い接続して配管を構成している。さらに、こ
れらの配管材料は、溶接時の熱影響によって鋭敏化した
部分の腐食が進むのを避けるため、一切の熱が付加され
ないよう配慮されている。このような燃料電池用配管
は、一般にステンレス配管専用（鉄などの他の材料の製
品は一切加工しない）設備で切断、端末成形、穿孔、曲
げ等の加工が施され、清浄化処理された後、予め清浄化
処理された継手部品等を組付けて配管システムを製造し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステン
レス配管専用設備で燃料電池用配管を製造する従来の方
法では、配管設計や製造に制約を受けるばかりか、配管
システム価格が非常に高価なものとなるという問題があ
った。本発明は、このような従来の問題を解決するため
になされたもので、内面が清浄でかつ触媒反応に支障を
及ぼすような有害イオンの残留や発生がなく、さらには
応力腐食を生じさせるような鋭敏化した組織のない品質
良好な燃料電池用配管と、この品質良好な燃料電池用配
管をステンレス配管専用設備以外の通常の鋼管等の配管
製造設備により安価に提供することができる燃料電池用
配管の製造方法を提案することを目的とするものであ
る。
レス配管専用設備で燃料電池用配管を製造する従来の方
法では、配管設計や製造に制約を受けるばかりか、配管
システム価格が非常に高価なものとなるという問題があ
った。本発明は、このような従来の問題を解決するため
になされたもので、内面が清浄でかつ触媒反応に支障を
及ぼすような有害イオンの残留や発生がなく、さらには
応力腐食を生じさせるような鋭敏化した組織のない品質
良好な燃料電池用配管と、この品質良好な燃料電池用配
管をステンレス配管専用設備以外の通常の鋼管等の配管
製造設備により安価に提供することができる燃料電池用
配管の製造方法を提案することを目的とするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料電池用
配管は、切断工程、成形工程、穿孔工程、仮付け工程、
ろう付・固溶体化熱処理工程および内面清浄化処理工程
からなる製造ラインにより必要な工程を使って製造され
るステンレス鋼製の燃料電池用配管であって、前記内面
清浄化処理工程で端面を含む少なくとも管内面に付着す
る金属粉を溶解除去する清浄化処理を施すことによっ
て、端面を含む少なくとも管内面に金属イオンの生成を
防止したことを特徴とし、また、前記内面清浄化処理工
程で金属粉を溶解除去する清浄化処理を施した後に、化
学Ｎｉめっき工程で端面を含む少なくとも管内面に化学
Ｎｉめっきを施したことを特徴とするものである。上記
燃料電池用配管の製造方法は、切断工程、成形工程、穿
孔工程、仮付け工程、ろう付・固溶体化熱処理工程およ
び内面清浄化処理工程からなる製造ラインにより必要な
工程を使ってステンレス鋼製の燃料電池用配管を製造す
る方法において、前記内面清浄化処理工程で端面を含む
少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除去する清浄
化処理を施すことを特徴とし、また、前記内面清浄化処
理工程で端面を含む少なくとも管内面に付着する金属粉
を溶解除去する清浄化処理を施した後、化学Ｎｉめっき
工程で端面を含む少なくとも管内面に化学Ｎｉめっきを
施すことを特徴とし、さらに、前記成形工程にて端末成
形および曲げ加工を施した後、付属部品を管に取付ける
場合は、仮付け溶接後、固溶体化熱処理工程にてＮｉろ
う付けを行うことを特徴とし、前記ろう付け手段として
は、水素雰囲気中または真空中にてＮｉろう付けする方
法を用いることを特徴とするものである。なお、ここで
いう固溶体化熱処理とは、ＪＩＳ Ｂ ６９０５「金属
製品熱処理用語」の番号１６１１記載の「溶体化処理」
を完璧に実施することをいうのではなく、Ｎｉろう付け
時の１０００℃を超える加熱により仮付け溶接の加熱で
生じた結晶粒界付近の炭化クロムをオーステナイト結晶
粒内の固溶を促進させ、完全なる急冷はできなくても、
溶体化処理された組織に類似させて鋭敏化していない組
織を得る熱処理のことをいう。また、Ｎｉろう付けとし
ては、例えば特開２０００−２１９３８９、特開２００
０−２１８３９０等に記載されている方法を用いること
ができる。
配管は、切断工程、成形工程、穿孔工程、仮付け工程、
ろう付・固溶体化熱処理工程および内面清浄化処理工程
からなる製造ラインにより必要な工程を使って製造され
るステンレス鋼製の燃料電池用配管であって、前記内面
清浄化処理工程で端面を含む少なくとも管内面に付着す
る金属粉を溶解除去する清浄化処理を施すことによっ
て、端面を含む少なくとも管内面に金属イオンの生成を
防止したことを特徴とし、また、前記内面清浄化処理工
程で金属粉を溶解除去する清浄化処理を施した後に、化
学Ｎｉめっき工程で端面を含む少なくとも管内面に化学
Ｎｉめっきを施したことを特徴とするものである。上記
燃料電池用配管の製造方法は、切断工程、成形工程、穿
孔工程、仮付け工程、ろう付・固溶体化熱処理工程およ
び内面清浄化処理工程からなる製造ラインにより必要な
工程を使ってステンレス鋼製の燃料電池用配管を製造す
る方法において、前記内面清浄化処理工程で端面を含む
少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除去する清浄
化処理を施すことを特徴とし、また、前記内面清浄化処
理工程で端面を含む少なくとも管内面に付着する金属粉
を溶解除去する清浄化処理を施した後、化学Ｎｉめっき
工程で端面を含む少なくとも管内面に化学Ｎｉめっきを
施すことを特徴とし、さらに、前記成形工程にて端末成
形および曲げ加工を施した後、付属部品を管に取付ける
場合は、仮付け溶接後、固溶体化熱処理工程にてＮｉろ
う付けを行うことを特徴とし、前記ろう付け手段として
は、水素雰囲気中または真空中にてＮｉろう付けする方
法を用いることを特徴とするものである。なお、ここで
いう固溶体化熱処理とは、ＪＩＳ Ｂ ６９０５「金属
製品熱処理用語」の番号１６１１記載の「溶体化処理」
を完璧に実施することをいうのではなく、Ｎｉろう付け
時の１０００℃を超える加熱により仮付け溶接の加熱で
生じた結晶粒界付近の炭化クロムをオーステナイト結晶
粒内の固溶を促進させ、完全なる急冷はできなくても、
溶体化処理された組織に類似させて鋭敏化していない組
織を得る熱処理のことをいう。また、Ｎｉろう付けとし
ては、例えば特開２０００−２１９３８９、特開２００
０−２１８３９０等に記載されている方法を用いること
ができる。
【０００６】本発明において、内面清浄化処理工程で端
面を含む少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除去
する清浄化処理を施すこととしたのは、以下に記載する
理由による。ステンレス配管専用設備以外の通常の鋼管
等の配管製造設備によりステンレス鋼製の燃料電池用配
管を製造する場合、切断加工や曲げ加工時に既設の設備
に付着しているステンレス鋼以外の金属粉が当該ステン
レス配管に付着し、これが腐食・溶出することにより燃
料電池の触媒反応に有害な鉄イオン等が発生する。一
方、溶接やろう付け工程で発生する熱により、ステンレ
ス管の一部が鋭敏化することにより、当該部分が配管の
流体である水分により腐食する。これにより燃料電池用
配管としての機能を損なうばかりか、腐食による鉄イオ
ンの流出により触媒反応が損なわれる。本発明は、この
ような問題を解決し、内面が清浄でかつ触媒反応に支障
を及ぼすような有害イオンの残留や発生がなく、さらに
は応力腐食を生じさせるような鋭敏化した組織のない品
質良好なステンレス鋼製の燃料電池用配管をステンレス
配管専用設備以外の通常の配管製造設備により製造する
手段として、前記内面清浄化処理工程で端面を含む少な
くとも管内面に付着する金属粉を溶解除去する清浄化処
理を施す方法を採用したものである。ここで、管内面に
付着する金属粉を溶解除去する方法としては、特に限定
するものではないが、脱脂後、酸洗浄する方法を用いる
ことができる。
面を含む少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除去
する清浄化処理を施すこととしたのは、以下に記載する
理由による。ステンレス配管専用設備以外の通常の鋼管
等の配管製造設備によりステンレス鋼製の燃料電池用配
管を製造する場合、切断加工や曲げ加工時に既設の設備
に付着しているステンレス鋼以外の金属粉が当該ステン
レス配管に付着し、これが腐食・溶出することにより燃
料電池の触媒反応に有害な鉄イオン等が発生する。一
方、溶接やろう付け工程で発生する熱により、ステンレ
ス管の一部が鋭敏化することにより、当該部分が配管の
流体である水分により腐食する。これにより燃料電池用
配管としての機能を損なうばかりか、腐食による鉄イオ
ンの流出により触媒反応が損なわれる。本発明は、この
ような問題を解決し、内面が清浄でかつ触媒反応に支障
を及ぼすような有害イオンの残留や発生がなく、さらに
は応力腐食を生じさせるような鋭敏化した組織のない品
質良好なステンレス鋼製の燃料電池用配管をステンレス
配管専用設備以外の通常の配管製造設備により製造する
手段として、前記内面清浄化処理工程で端面を含む少な
くとも管内面に付着する金属粉を溶解除去する清浄化処
理を施す方法を採用したものである。ここで、管内面に
付着する金属粉を溶解除去する方法としては、特に限定
するものではないが、脱脂後、酸洗浄する方法を用いる
ことができる。
【０００７】また、本発明において、上記清浄化処理を
施した後、化学Ｎｉめっき工程で端面を含む少なくとも
管内面に化学Ｎｉめっきを施すのは、例え清浄化処理に
おいて、鉄粒子等が内周面に残留するようなことがあっ
ても、化学Ｎｉメッキ被膜により被覆されて遮蔽される
こととなり、鉄イオン等が溶出して触媒反応に悪影響を
及ぼすことが確実に防止できるからである
施した後、化学Ｎｉめっき工程で端面を含む少なくとも
管内面に化学Ｎｉめっきを施すのは、例え清浄化処理に
おいて、鉄粒子等が内周面に残留するようなことがあっ
ても、化学Ｎｉメッキ被膜により被覆されて遮蔽される
こととなり、鉄イオン等が溶出して触媒反応に悪影響を
及ぼすことが確実に防止できるからである
【０００８】
【発明の実施の形態】図１〜図４は本発明に係るステン
レス鋼製の燃料電池用配管を例示したもので、図１は管
端部にスプールが設けられた燃料電池用配管の一例を示
す側面図、図２は管端にフランジが取付けられた燃料電
池用配管の一例を示す側面図、図３は管本体の外面にブ
ラケットが取付けられた燃料電池用配管の一例を示す側
面図、図４は管本体にニップルが取付けられた燃料電池
用配管の一例を示す一部破断側面図、図５は管端にフラ
ンジをろう付けした他の燃料電池用配管の一例を示す部
分拡大図、図６は本発明に係る燃料電池用配管の製造方
法の一実施例を示す製造工程図、図７は同じく他の実施
例を示す製造工程図、図８は図１に示す燃料電池用配管
の製造工程図、図９は図２に示す燃料電池用配管の製造
工程図、図１０は図３に示す燃料電池用配管の製造工程
図、図１１は図４に示す燃料電池用配管の製造工程図で
ある。
レス鋼製の燃料電池用配管を例示したもので、図１は管
端部にスプールが設けられた燃料電池用配管の一例を示
す側面図、図２は管端にフランジが取付けられた燃料電
池用配管の一例を示す側面図、図３は管本体の外面にブ
ラケットが取付けられた燃料電池用配管の一例を示す側
面図、図４は管本体にニップルが取付けられた燃料電池
用配管の一例を示す一部破断側面図、図５は管端にフラ
ンジをろう付けした他の燃料電池用配管の一例を示す部
分拡大図、図６は本発明に係る燃料電池用配管の製造方
法の一実施例を示す製造工程図、図７は同じく他の実施
例を示す製造工程図、図８は図１に示す燃料電池用配管
の製造工程図、図９は図２に示す燃料電池用配管の製造
工程図、図１０は図３に示す燃料電池用配管の製造工程
図、図１１は図４に示す燃料電池用配管の製造工程図で
ある。
【０００９】図１に示すステンレス鋼製の燃料電池用配
管１１は、両管端部に膨出加工によりスプール１１−２
を形成した管体１１−１に曲げ加工が施されたものであ
る。図２に示すステンレス鋼製の燃料電池用配管１２
は、曲げ加工が施された管体１２−１の両管端に、締結
用フランジ１２−２を外嵌し、その嵌合部の外周縁部を
仮付け溶接後Ｎｉろう付けしたもので、１２−３がその
Ｎｉろう付け部である。図３に示すステンレス鋼製の燃
料電池用配管１３は、膨出加工によりスプール１３−２
が形成された管体１３−１に曲げ加工が施され、この曲
げ加工が施された管体１３−１の曲管部の外周面に固定
用ブラケット１３−３を仮付け溶接後Ｎｉろう付けした
もので、１３−４がそのＮｉろう付け部である。図４に
示すステンレス鋼製の燃料電池用配管１４は、曲げ加工
が施された管体１４−１の曲管部に分岐孔１４−１ａを
穿設し、該管体１４−１の両管端に締結用フランジ１４
−２を、前記分岐孔１４−１ａにニップル１４−３をそ
れぞれ仮付け溶接し、しかる後締結用フランジ１４−２
とニップル１４−３を同時にＮｉろう付けしたもので、
１４−４、１４−５がＮｉろう付け部である。
管１１は、両管端部に膨出加工によりスプール１１−２
を形成した管体１１−１に曲げ加工が施されたものであ
る。図２に示すステンレス鋼製の燃料電池用配管１２
は、曲げ加工が施された管体１２−１の両管端に、締結
用フランジ１２−２を外嵌し、その嵌合部の外周縁部を
仮付け溶接後Ｎｉろう付けしたもので、１２−３がその
Ｎｉろう付け部である。図３に示すステンレス鋼製の燃
料電池用配管１３は、膨出加工によりスプール１３−２
が形成された管体１３−１に曲げ加工が施され、この曲
げ加工が施された管体１３−１の曲管部の外周面に固定
用ブラケット１３−３を仮付け溶接後Ｎｉろう付けした
もので、１３−４がそのＮｉろう付け部である。図４に
示すステンレス鋼製の燃料電池用配管１４は、曲げ加工
が施された管体１４−１の曲管部に分岐孔１４−１ａを
穿設し、該管体１４−１の両管端に締結用フランジ１４
−２を、前記分岐孔１４−１ａにニップル１４−３をそ
れぞれ仮付け溶接し、しかる後締結用フランジ１４−２
とニップル１４−３を同時にＮｉろう付けしたもので、
１４−４、１４−５がＮｉろう付け部である。
【００１０】図５に示すステンレス鋼製の燃料電池用配
管１５は、管体１５−１の管端部に当該管端部の開口端
面を覆うように形成した締結用フランジ１５−２を外嵌
し、その嵌合部の外周縁部をＮｉろう付けしたもので、
１５−３がそのＮｉろう付け部である。この燃料電池用
配管１５の場合は、フランジ１５−２と管体１５−１の
間にできる隙間にＮｉろう材１５−４が充填されること
により、管体１５−１の内表面にはろう材フィレットが
形成され隙間がなくなり、隙間腐食が防止される。
管１５は、管体１５−１の管端部に当該管端部の開口端
面を覆うように形成した締結用フランジ１５−２を外嵌
し、その嵌合部の外周縁部をＮｉろう付けしたもので、
１５−３がそのＮｉろう付け部である。この燃料電池用
配管１５の場合は、フランジ１５−２と管体１５−１の
間にできる隙間にＮｉろう材１５−４が充填されること
により、管体１５−１の内表面にはろう材フィレットが
形成され隙間がなくなり、隙間腐食が防止される。
【００１１】上記した図１〜図５に示すステンレス鋼製
の燃料電池用配管１１〜１５は、すべて内面清浄化処理
工程で金属粉が溶解除去されている。したがって、触媒
反応に支障を及ぼすような有害イオンの残留や発生がな
い。
の燃料電池用配管１１〜１５は、すべて内面清浄化処理
工程で金属粉が溶解除去されている。したがって、触媒
反応に支障を及ぼすような有害イオンの残留や発生がな
い。
【００１２】次に、図６、図７に示すステンレス鋼製の
燃料電池用配管の製造方法について説明する。まず図６
に示すステンレス鋼製の燃料電池用配管の製造方法は、
通常の配管製造設備にてステンレス鋼製の燃料電池用配
管を製造する方法であり、管体を所定の長さに切断する
切断工程２１、所定の長さに切断された管体に端末成形
や曲げ加工を施す成形工程２２、分岐孔等の孔をあける
穿孔工程２３、管端部や分岐孔等にフランジや分岐管等
の部品を仮付けする仮付け工程２４、前記部品をろう付
けするろう付・固溶体化熱処理工程２５と、端面を含む
少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除去する内面
清浄化処理工程２６からなる製造ラインにてステンレス
鋼製の燃料電池用配管を製造する方法である。この方法
において、端面を含む少なくとも管内面に付着する金属
粉を溶解除去する清浄化処理手段としては、脱脂後、酸
洗浄する方法を用いることができる。この場合、脱脂は
塩化メチレンに常温で数分間浸漬して行い、酸洗浄は例
えば１５ｖ／ｖ％ＨＮＯ３水溶液（６７ｗ／ｗ％ＨＮＯ
３使用）＋５ｖ／ｖ％ＨＦ水溶液（４６ｗ／ｗ％ＨＦ使
用）を用いて、６０℃で１０分程度浸漬して行う方法を
用いることができる。
燃料電池用配管の製造方法について説明する。まず図６
に示すステンレス鋼製の燃料電池用配管の製造方法は、
通常の配管製造設備にてステンレス鋼製の燃料電池用配
管を製造する方法であり、管体を所定の長さに切断する
切断工程２１、所定の長さに切断された管体に端末成形
や曲げ加工を施す成形工程２２、分岐孔等の孔をあける
穿孔工程２３、管端部や分岐孔等にフランジや分岐管等
の部品を仮付けする仮付け工程２４、前記部品をろう付
けするろう付・固溶体化熱処理工程２５と、端面を含む
少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除去する内面
清浄化処理工程２６からなる製造ラインにてステンレス
鋼製の燃料電池用配管を製造する方法である。この方法
において、端面を含む少なくとも管内面に付着する金属
粉を溶解除去する清浄化処理手段としては、脱脂後、酸
洗浄する方法を用いることができる。この場合、脱脂は
塩化メチレンに常温で数分間浸漬して行い、酸洗浄は例
えば１５ｖ／ｖ％ＨＮＯ３水溶液（６７ｗ／ｗ％ＨＮＯ
３使用）＋５ｖ／ｖ％ＨＦ水溶液（４６ｗ／ｗ％ＨＦ使
用）を用いて、６０℃で１０分程度浸漬して行う方法を
用いることができる。
【００１３】図７にステンレス鋼製の燃料電池用配管の
製造方法は、前記図６に示す製造方法に端面を含む少な
くとも管内面に化学Ｎｉめっきを施す化学Ｎｉめっき工
程２７を加えた製造ラインにてステンレス鋼製の燃料電
池用配管を製造する方法であり、化学Ｎｉめっき工程２
７以外は前記図６に示す製造方法と同様の工程からな
る。すなわち、管体を所定の長さに切断する切断工程２
１、所定の長さに切断された管体に端末成形や曲げ加工
を施す成形工程２２、分岐孔等の孔をあける穿孔工程２
３、管端部や分岐孔等にフランジや分岐管等の部品を仮
付けする仮付け工程２４、前記部品をろう付けするろう
付・固溶体化熱処理工程２５、端面を含む少なくとも管
内面に付着する金属粉を溶解除去する内面清浄化処理工
程２６と、前記金属粉を溶解除去された管体の内外面に
ニッケルめっきを施す化学Ｎｉめっき工程２７からなる
製造ラインにてステンレス鋼製の燃料電池用配管を製造
する方法である。化学Ｎｉめっき方法としては、無電解
ニッケルめっきを用いることができる。
製造方法は、前記図６に示す製造方法に端面を含む少な
くとも管内面に化学Ｎｉめっきを施す化学Ｎｉめっき工
程２７を加えた製造ラインにてステンレス鋼製の燃料電
池用配管を製造する方法であり、化学Ｎｉめっき工程２
７以外は前記図６に示す製造方法と同様の工程からな
る。すなわち、管体を所定の長さに切断する切断工程２
１、所定の長さに切断された管体に端末成形や曲げ加工
を施す成形工程２２、分岐孔等の孔をあける穿孔工程２
３、管端部や分岐孔等にフランジや分岐管等の部品を仮
付けする仮付け工程２４、前記部品をろう付けするろう
付・固溶体化熱処理工程２５、端面を含む少なくとも管
内面に付着する金属粉を溶解除去する内面清浄化処理工
程２６と、前記金属粉を溶解除去された管体の内外面に
ニッケルめっきを施す化学Ｎｉめっき工程２７からなる
製造ラインにてステンレス鋼製の燃料電池用配管を製造
する方法である。化学Ｎｉめっき方法としては、無電解
ニッケルめっきを用いることができる。
【００１４】図８に示す燃料電池用配管の製造方法は、
切断工程２１で管体を所定の長さに切断し、成形工程２
２で管体１１−１の両管端部に膨出加工によりスプール
１１−２を形成すると共に、曲げ加工を施し、しかる後
内面清浄化処理工程２６で端面を含む少なくとも管内面
に付着する金属粉を溶解除去する方法である。図９に示
す燃料電池用配管の製造方法は、切断工程２１で管体を
所定の長さに切断し、成形工程２２で曲げ加工を施すと
共に、その曲げ加工が施された管体１２−１の両管端に
仮付け工程２４で締結用フランジ１２−２を外嵌しその
嵌合部の外周縁部を仮付け溶接した後、ろう付・固溶体
化熱処理工程２５でＮｉろう付けし、しかる後内面清浄
化処理工程２６で端面を含む少なくとも管内面に付着す
る金属粉を溶解除去する方法である。図１０に示す燃料
電池用配管の製造方法は、切断工程２１で管体を所定の
長さに切断し、成形工程２２で管体１３−１の両管端部
に膨出加工によりスプール１３−２を形成すると共に、
曲げ加工を施し、次いで仮付け工程２４で管体１３−１
の曲管部の外周面に締結用ブラケット１３−３を仮付け
溶接した後、ろう付・固溶体化熱処理工程２５でＮｉろ
う付けし、しかる後内面清浄化処理工程２６で端面を含
む少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除去する方
法である。図１１に示す燃料電池用配管の製造方法は、
切断工程２１で管体を所定の長さに切断し、成形工程２
２で曲げ加工を施し、続いて穿孔工程２３で曲げ加工が
施された管体１４−１の曲管部に分岐孔１４−１ａを穿
設し、次いで仮付け工程２４で管体１４−１の両管端に
締結用フランジ１４−２を外嵌しその嵌合部の外周縁部
を仮付け溶接した後、ろう付・固溶体化熱処理工程２５
でＮｉろう付けし、しかる後内面清浄化処理工程２６で
端面を含む少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除
去する方法である。
切断工程２１で管体を所定の長さに切断し、成形工程２
２で管体１１−１の両管端部に膨出加工によりスプール
１１−２を形成すると共に、曲げ加工を施し、しかる後
内面清浄化処理工程２６で端面を含む少なくとも管内面
に付着する金属粉を溶解除去する方法である。図９に示
す燃料電池用配管の製造方法は、切断工程２１で管体を
所定の長さに切断し、成形工程２２で曲げ加工を施すと
共に、その曲げ加工が施された管体１２−１の両管端に
仮付け工程２４で締結用フランジ１２−２を外嵌しその
嵌合部の外周縁部を仮付け溶接した後、ろう付・固溶体
化熱処理工程２５でＮｉろう付けし、しかる後内面清浄
化処理工程２６で端面を含む少なくとも管内面に付着す
る金属粉を溶解除去する方法である。図１０に示す燃料
電池用配管の製造方法は、切断工程２１で管体を所定の
長さに切断し、成形工程２２で管体１３−１の両管端部
に膨出加工によりスプール１３−２を形成すると共に、
曲げ加工を施し、次いで仮付け工程２４で管体１３−１
の曲管部の外周面に締結用ブラケット１３−３を仮付け
溶接した後、ろう付・固溶体化熱処理工程２５でＮｉろ
う付けし、しかる後内面清浄化処理工程２６で端面を含
む少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除去する方
法である。図１１に示す燃料電池用配管の製造方法は、
切断工程２１で管体を所定の長さに切断し、成形工程２
２で曲げ加工を施し、続いて穿孔工程２３で曲げ加工が
施された管体１４−１の曲管部に分岐孔１４−１ａを穿
設し、次いで仮付け工程２４で管体１４−１の両管端に
締結用フランジ１４−２を外嵌しその嵌合部の外周縁部
を仮付け溶接した後、ろう付・固溶体化熱処理工程２５
でＮｉろう付けし、しかる後内面清浄化処理工程２６で
端面を含む少なくとも管内面に付着する金属粉を溶解除
去する方法である。
【００１５】
【実施例】実施例１
外径３８ｍｍφ×厚さ１．２ｍｍのステンレス鋼管（Ｓ
ＵＳ３０４材）を用い、ステンレス配管専用設備を除く
既存の鋼管製造設備により燃料電池用配管を製造した。
本実施例では、所定の長さに切断したステンレス鋼管に
対し、成形工程にて片端に端末バルジ加工を施し、続い
てスチール製芯金を使用して当該鋼管に曲げ加工を施
し、次いで孔あけ加工（孔径５．５ｍｍφ）を施し、し
かる後前記孔部にステンレス鋼管製分岐管（外径６．３
５ｍｍφ、肉厚０．５ｍｍ、長さ２５ｍｍ）を仮付け溶
接し、さらに管端部にステンレス製締結用フランジ（外
径１１５ｍｍφ、厚さ１２ｍｍ）を仮付け溶接した後、
水素炉で通常のニッケルろう付けと固溶体化熱処理を施
し、最終工程の内面清浄化処理工程にて脱脂後、酸洗浄
を行って端面を含む管内面に付着する金属粉を溶解除去
した。脱脂は塩化メチレンに常温で３分間浸漬して行
い、酸洗浄は１５ｖ／ｖ％ＨＮＯ３水溶液（６７ｗ／ｗ
％ＨＮＯ３使用）＋５ｖ／ｖ％ＨＦ水溶液（４６ｗ／ｗ
％ＨＦ使用）を用いて、６０℃で１０分浸漬した。そし
て洗浄後のステンレス鋼製燃料電池用配管を軸方向に半
割切断し、一方は内面、他方は外面を対象に塩水噴霧試
験を１６８時間実施し、錆の発生状況を観察した結果、
端末成形部、曲げ加工部、分岐管ろう付け部、フランジ
ろう付け部およびろう付けのための仮付け溶接部周辺す
べてにわたり赤錆（鉄錆）の発生は確認されなかった。
ＵＳ３０４材）を用い、ステンレス配管専用設備を除く
既存の鋼管製造設備により燃料電池用配管を製造した。
本実施例では、所定の長さに切断したステンレス鋼管に
対し、成形工程にて片端に端末バルジ加工を施し、続い
てスチール製芯金を使用して当該鋼管に曲げ加工を施
し、次いで孔あけ加工（孔径５．５ｍｍφ）を施し、し
かる後前記孔部にステンレス鋼管製分岐管（外径６．３
５ｍｍφ、肉厚０．５ｍｍ、長さ２５ｍｍ）を仮付け溶
接し、さらに管端部にステンレス製締結用フランジ（外
径１１５ｍｍφ、厚さ１２ｍｍ）を仮付け溶接した後、
水素炉で通常のニッケルろう付けと固溶体化熱処理を施
し、最終工程の内面清浄化処理工程にて脱脂後、酸洗浄
を行って端面を含む管内面に付着する金属粉を溶解除去
した。脱脂は塩化メチレンに常温で３分間浸漬して行
い、酸洗浄は１５ｖ／ｖ％ＨＮＯ３水溶液（６７ｗ／ｗ
％ＨＮＯ３使用）＋５ｖ／ｖ％ＨＦ水溶液（４６ｗ／ｗ
％ＨＦ使用）を用いて、６０℃で１０分浸漬した。そし
て洗浄後のステンレス鋼製燃料電池用配管を軸方向に半
割切断し、一方は内面、他方は外面を対象に塩水噴霧試
験を１６８時間実施し、錆の発生状況を観察した結果、
端末成形部、曲げ加工部、分岐管ろう付け部、フランジ
ろう付け部およびろう付けのための仮付け溶接部周辺す
べてにわたり赤錆（鉄錆）の発生は確認されなかった。
【００１６】実施例２
外径１６ｍｍφ×厚さ１．２ｍｍのステンレス鋼管（Ｓ
ＵＳ３１６材）を用い、ステンレス配管専用設備を除く
既存の鋼管製造設備により実施例１と同様の条件（フラ
ンジは外径８０ｍｍφ、厚さ９ｍｍ）で燃料電池用配管
を製造し、得られた燃料電池用配管を実施例１と同様の
評価試験を行って錆の発生状況を観察した結果、本実施
例においても端末成形部、曲げ加工部、分岐管ろう付け
部、フランジろう付け部およびろう付けのための仮付け
溶接部周辺すべてにわたり赤錆（鉄錆）の発生は確認さ
れなかった。
ＵＳ３１６材）を用い、ステンレス配管専用設備を除く
既存の鋼管製造設備により実施例１と同様の条件（フラ
ンジは外径８０ｍｍφ、厚さ９ｍｍ）で燃料電池用配管
を製造し、得られた燃料電池用配管を実施例１と同様の
評価試験を行って錆の発生状況を観察した結果、本実施
例においても端末成形部、曲げ加工部、分岐管ろう付け
部、フランジろう付け部およびろう付けのための仮付け
溶接部周辺すべてにわたり赤錆（鉄錆）の発生は確認さ
れなかった。
【００１７】実施例３
外径３８ｍｍφ×厚さ１．２ｍｍのステンレス鋼管（Ｓ
ＵＳ３０４材）を用い、ステンレス配管専用設備を除く
既存の鋼管製造設備により実施例１と同様の条件で孔あ
け加工、端末バルジ加工、曲げ加工、分岐管およびフラ
ンジの仮付け溶接、ニッケルろう付けと固溶体化熱処理
を施した後、アルカリ脱脂、水洗、酸洗を行って端面を
含む管内面に付着する金属粉を溶解除去し、その後水洗
し、分岐管およびフランジを含む内外面全体に無電解ニ
ッケルめっきを施し、水洗、乾燥させて燃料電池用配管
を製造した。本実施例におけるアルカリ脱脂は、常温の
水溶液（ユケン工業株式会社製パクナルＬＦ６１２ ４
５ｇ／ｌ水溶液）に３分間浸漬して行った。水洗はすべ
て、常温の水道水に３分間浸漬して行った。酸洗は、常
温の１０ｖ／ｖ％塩酸水溶液（３５ｗ／ｗ％塩酸使用）
中に３分間浸漬した。無電解ニッケルめっきは、９０〜
９３℃に加温した水溶液（日本カニゼン製シューマーＳ
−７８０−Ｏの５倍希釈水溶液）に１５分間浸漬して行
い、分岐管およびフランジを含む内外面全体に厚さ５μ
ｍのニッケルーりん合金めっきを施した。乾燥手段には
圧縮空気（５ｋｇｆ／ｃｍ２）で水分を吹き飛ばす方法
を用いた。 得られた燃料電池用配管に対し実施例１と
同様の評価試験を行って錆の発生状況を観察した結果、
本実施例においても端末成形部、曲げ加工部、分岐管ろ
う付け部、フランジろう付け部およびろう付けのための
仮付け溶接部周辺すべてにわたり赤錆（鉄錆）の発生は
確認されなかった。
ＵＳ３０４材）を用い、ステンレス配管専用設備を除く
既存の鋼管製造設備により実施例１と同様の条件で孔あ
け加工、端末バルジ加工、曲げ加工、分岐管およびフラ
ンジの仮付け溶接、ニッケルろう付けと固溶体化熱処理
を施した後、アルカリ脱脂、水洗、酸洗を行って端面を
含む管内面に付着する金属粉を溶解除去し、その後水洗
し、分岐管およびフランジを含む内外面全体に無電解ニ
ッケルめっきを施し、水洗、乾燥させて燃料電池用配管
を製造した。本実施例におけるアルカリ脱脂は、常温の
水溶液（ユケン工業株式会社製パクナルＬＦ６１２ ４
５ｇ／ｌ水溶液）に３分間浸漬して行った。水洗はすべ
て、常温の水道水に３分間浸漬して行った。酸洗は、常
温の１０ｖ／ｖ％塩酸水溶液（３５ｗ／ｗ％塩酸使用）
中に３分間浸漬した。無電解ニッケルめっきは、９０〜
９３℃に加温した水溶液（日本カニゼン製シューマーＳ
−７８０−Ｏの５倍希釈水溶液）に１５分間浸漬して行
い、分岐管およびフランジを含む内外面全体に厚さ５μ
ｍのニッケルーりん合金めっきを施した。乾燥手段には
圧縮空気（５ｋｇｆ／ｃｍ２）で水分を吹き飛ばす方法
を用いた。 得られた燃料電池用配管に対し実施例１と
同様の評価試験を行って錆の発生状況を観察した結果、
本実施例においても端末成形部、曲げ加工部、分岐管ろ
う付け部、フランジろう付け部およびろう付けのための
仮付け溶接部周辺すべてにわたり赤錆（鉄錆）の発生は
確認されなかった。
【００１８】比較例１
実施例１と同じ燃料電池用配管用ステンレス鋼管を用
い、実施例１と同様の条件で孔あけ加工、端末バルジ加
工、曲げ加工、分岐管およびフランジの仮付け溶接を行
い、通常の銀ろう付けを施した後、アルカリ脱脂液で通
常の洗浄を行って得られた燃料電池用配管に対し実施例
１と同様の評価試験を行って錆の発生状況を観察した結
果、端末バルジ加工部の一部および管の切断端面に赤錆
が確認された。また、曲げ加工部の芯金と擦られた部分
に線状の赤錆が確認され、さらに分岐管およびフランジ
の接合部に赤錆が確認された。これは、切断加工や曲げ
加工時に既設の鋼管製造設備に付着しているステンレス
鋼以外の金属粉が当該ステンレス配管に付着し、これが
腐食することにより発生したものであり、燃料電池の触
媒反応に有害な鉄イオンが発生したことによるものと推
察される。
い、実施例１と同様の条件で孔あけ加工、端末バルジ加
工、曲げ加工、分岐管およびフランジの仮付け溶接を行
い、通常の銀ろう付けを施した後、アルカリ脱脂液で通
常の洗浄を行って得られた燃料電池用配管に対し実施例
１と同様の評価試験を行って錆の発生状況を観察した結
果、端末バルジ加工部の一部および管の切断端面に赤錆
が確認された。また、曲げ加工部の芯金と擦られた部分
に線状の赤錆が確認され、さらに分岐管およびフランジ
の接合部に赤錆が確認された。これは、切断加工や曲げ
加工時に既設の鋼管製造設備に付着しているステンレス
鋼以外の金属粉が当該ステンレス配管に付着し、これが
腐食することにより発生したものであり、燃料電池の触
媒反応に有害な鉄イオンが発生したことによるものと推
察される。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明のステンレ
ス鋼製の燃料電池用配管は、安価で、内面が清浄でかつ
触媒反応に支障を及ぼすような有害イオンの残留や発生
のない品質良好なものである。また、本発明方法によれ
ば、内面が清浄でかつ触媒反応に支障を及ぼすような有
害イオンの残留や発生のない品質良好なステンレス鋼製
の燃料電池用配管をステンレス配管専用設備以外の通常
の配管製造設備により安価に製造することができるとい
う優れた効果を奏する。
ス鋼製の燃料電池用配管は、安価で、内面が清浄でかつ
触媒反応に支障を及ぼすような有害イオンの残留や発生
のない品質良好なものである。また、本発明方法によれ
ば、内面が清浄でかつ触媒反応に支障を及ぼすような有
害イオンの残留や発生のない品質良好なステンレス鋼製
の燃料電池用配管をステンレス配管専用設備以外の通常
の配管製造設備により安価に製造することができるとい
う優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係るステンレス鋼製の燃料電池用配管
で、管端部にスプールが設けられた燃料電池用配管の一
例を示す側面図である。
で、管端部にスプールが設けられた燃料電池用配管の一
例を示す側面図である。
【図２】同じく本発明に係るステンレス鋼製の燃料電池
用配管で、管端にフランジが取付けられた燃料電池用配
管の一例を示す側面図である。
用配管で、管端にフランジが取付けられた燃料電池用配
管の一例を示す側面図である。
【図３】同じく本発明に係るステンレス鋼製の燃料電池
用配管で、管本体の外面にブラケットが取付けられた燃
料電池用配管の一例を示す側面図である。
用配管で、管本体の外面にブラケットが取付けられた燃
料電池用配管の一例を示す側面図である。
【図４】同じく本発明に係るステンレス鋼製の燃料電池
用配管で、管本体にニップルが取付けられた燃料電池用
配管の一例を示す一部破断側面図である。
用配管で、管本体にニップルが取付けられた燃料電池用
配管の一例を示す一部破断側面図である。
【図５】同じく本発明に係るステンレス鋼製の燃料電池
用配管で、管端にフランジをろう付けした他の燃料電池
用配管の一例を示す部分拡大図である。
用配管で、管端にフランジをろう付けした他の燃料電池
用配管の一例を示す部分拡大図である。
【図６】本発明に係る燃料電池用配管の製造方法の一実
施例を示す製造工程図である。
施例を示す製造工程図である。
【図７】同じく他の実施例を示す製造工程図である。
【図８】図１に示す燃料電池用配管の製造工程図であ
る。
る。
【図９】図２に示す燃料電池用配管の製造工程図であ
る。
る。
【図１０】図３に示す燃料電池用配管の製造工程図であ
る。
る。
【図１１】図４に示す燃料電池用配管の製造工程図であ
る。
る。
１１、１２、１３、１４、１５ 燃料電池用配管
１１−１、１２−１ １３−１、１４−１、１５−１
管体 １１−２ スプール １２−２、１４−２、１５−２ 締結用フランジ １３−３ 締結用ブラケット １４−３ 締結用ニップル １２−３、１３−４、１４−４、１４−５、１５−３
Ｎｉろう付け部 １５−４ Ｎｉろう材 ２１ 切断工程 ２２ 成形工程 ２３ 穿孔工程 ２４ 仮付け工程 ２５ ろう付・固溶体化熱処理工程 ２６ 内面清浄化処理工程 ２７ 化学Ｎｉめっき工程
管体 １１−２ スプール １２−２、１４−２、１５−２ 締結用フランジ １３−３ 締結用ブラケット １４−３ 締結用ニップル １２−３、１３−４、１４−４、１４−５、１５−３
Ｎｉろう付け部 １５−４ Ｎｉろう材 ２１ 切断工程 ２２ 成形工程 ２３ 穿孔工程 ２４ 仮付け工程 ２５ ろう付・固溶体化熱処理工程 ２６ 内面清浄化処理工程 ２７ 化学Ｎｉめっき工程
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年８月２３日（２００１．８．２
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図５】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２３Ｃ 18/18 Ｃ２３Ｃ 18/31 Ａ
18/31 18/32
18/32 Ｆ１６Ｌ 9/02
Ｆ１６Ｌ 9/02 Ｈ０１Ｍ 8/10
Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｂ０８Ｂ 9/02 Ｚ
Ｆターム(参考） 3B116 AA12 BB01 BB82
3H111 AA01 BA03 CB02 CB08 DA26
DB11 DB27 EA09 EA16
4K022 AA02 AA33 AA43 BA14 BA16
CA03 CA15 CA16 DA01
5H026 AA06 BB04 BB06 BB10 EE08
5H027 AA06
Claims (6)
- 【請求項１】 切断工程、成形工程、穿孔工程、仮付け
工程、ろう付・固溶体化熱処理工程および内面清浄化処
理工程からなる製造ラインにより必要な工程を使って製
造されるステンレス鋼製の燃料電池用配管であって、前
記内面清浄化処理工程で端面を含む少なくとも管内面に
付着する金属粉を溶解除去する清浄化処理を施すことに
よって、端面を含む少なくとも管内面に金属イオンの生
成を防止したことを特徴とする燃料電池用配管。 - 【請求項２】 前記内面清浄化処理工程で金属粉を溶解
除去する清浄化処理を施した後に、化学Ｎｉめっき工程
で端面を含む少なくとも管内面に化学Ｎｉめっきを施し
てなる請求項１または２記載の燃料電池用配管。 - 【請求項３】 切断工程、成形工程、穿孔工程、仮付け
工程、ろう付・固溶体化熱処理工程および内面清浄化処
理工程からなる製造ラインにより必要な工程を使ってス
テンレス鋼製の燃料電池用配管を製造する方法におい
て、前記内面清浄化処理工程で端面を含む少なくとも管
内面に付着する金属粉を溶解除去する清浄化処理を施す
ことを特徴とする燃料電池用配管の製造方法。 - 【請求項４】 切断工程、成形工程、穿孔工程、仮付け
工程、ろう付・固溶体化熱処理工程および内面清浄化処
理工程からなる製造ラインにより必要な工程を使ってス
テンレス鋼製の燃料電池用配管を製造する方法におい
て、前記内面清浄化処理工程で端面を含む少なくとも管
内面に付着する金属粉を溶解除去する清浄化処理を施し
た後、化学Ｎｉめっき工程で端面を含む少なくとも管内
面に化学Ｎｉめっきを施すことを特徴とする燃料電池用
配管の製造方法。 - 【請求項５】 前記成形工程にて端末成形および曲げ加
工を施した後、付属部品を管に取付ける場合は、仮付け
溶接後、固溶体化熱処理工程にてろう付けを行うことを
特徴とする請求項３または４記載の燃料電池用配管の製
造方法。 - 【請求項６】 前記ろう付け手段としては、水素雰囲気
中または真空中にてニッケルろう付けする方法を用いる
ことを特徴とする請求項５記載の燃料電池用配管の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001250156A JP5115942B2 (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 燃料電池用配管およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001250156A JP5115942B2 (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 燃料電池用配管およびその製造方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2003059520A true JP2003059520A (ja) | 2003-02-28 |
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ID=19079038
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-
2001
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