(57)【要約】【課題】ガス流路形成部材の接触部がガス拡散層に食い込むのを抑制でき、燃料電池の発電効率を向上できる発電セルに用いるガス流路形成部材を提供する。【解決手段】枠状のフレーム１３，１４の内部にＭＥＡ１５を収容し、該ＭＥＡ１５のアノード電極層１７及びカソード電極層１８と、前記フレーム１３，１４の上下両面に接合固定された第１，第２セパレータ２３，２４との間に第１，第２ガス流路形成部材２１，２２を介在する。前記ガス流路形成部材２１，２２を、所定の形状を有する多数の貫通孔を網目状に、かつ階段状に形成した金属薄板よりなるラスカットメタル２５により成形する。前記ガス流路形成部材２１，２２の前記各貫通孔を形成するリング部２７のうち前記ガス拡散層１９，２０の表面と接触する第１接触部２９に対し屈曲平面部２９ａを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極構造体の電極層に形成されたガス拡散層と、セパレータとの間にガス流路形成部材を介在し、該ガス流路形成部材に形成されたガス流路によって前記電極層に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するとともに、前記電極層における電極反応によって発電するように構成された燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材において、
前記ガス流路形成部材を、所定の形状の貫通孔を有する多数のリング部が網目状に形成された金属薄板製のラスカットメタルにより形成し、前記リング部のうち前記ガス拡散層の表面と接触する接触部に該ガス拡散層に面接触される屈曲平面部を形成し、該屈曲平面部及び前記リング部の連結板部の間に非屈曲平面部を形成し、前記屈曲平面部と非屈曲平面部は、ラスカット成形装置により前後して複数工程で成形されたものであることを特徴とする燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材。  
【請求項２】
請求項１において、前記各リング部は、ガスの流路方向から見て五角形状又は六角形状に成形されていることを特徴とする燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材の製造方法において、
直線状の剪断刃を有する第１剪断型と、
凹部と凸部を所定のピッチで複数箇所に形成するとともに、前記各凸部に前記剪断刃と協働して、金属薄板に複数の切り込みを形成する剪断刃を設けた第２剪断型とを用いて、
前記第１剪断型及び第２剪断型の成形領域の途中まで金属薄板を送り込んだ状態で、金属薄板の端部に対し前記屈曲平面部を含む半リング部を成形する第１の工程と、
上記第１の工程の後に、前記第１剪断型及び第２剪断型の成形領域の全域に金属薄板を送り込んだ状態で、金属薄板に対し前記非屈曲平面部を含む半リング部を成形する第２の工程と、
上記第２の工程の後に、前記第１剪断型及び第２剪断型の成形領域の途中まで金属薄板を送り込んだ状態で、前記第２剪断型を前記金属薄板の送り方向と直交する方向にオフセットさせて、金属薄板の端部に対し前記屈曲平面部を含む半リング部を成形する第３の工程と、
上記第３の工程の後に、前記第１剪断型及び第２剪断型の成形領域の全域に金属薄板を送り込んだ状態で、金属薄板に対し前記非屈曲平面部を含む半リング部を成形する第４の工程と、
上記第１及び第２の工程と、第３及び第４の工程を交互に繰り返し行い、金属薄板に対し貫通孔を有するリング部を網目状に多数箇所に成形してラスカットメタルを成形する工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、前記第２の工程及び第４の工程は、それぞれ複数回行われることを特徴とする燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の発電セルにおいて、ガス拡散層とセパレータとの間に介在されるガス流路形成部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体高分子型燃料電池として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この燃料電池は、発電セルを積層した燃料電池スタックにより構成されている。発電セルは、電解質膜の一面側にアノード電極層を形成し、他面側にカソード電極層を形成してなる膜−電極接合体を備えている。又、前記アノード電極層及びカソード電極層には、ガス流路形成部材（コレクタ）を介して水素ガス等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスが供給されることにより、膜−電極接合体に電極反応が生じて発電される。発電された電気はコレクタ及び板状のセパレータを介して外部に出力される。
【０００３】
前記両ガス流路形成部材には、燃料ガス及び酸化剤ガスをアノード電極層及びカソード電極層に効率良く供給する能力が要求される。このため、特許文献１には改良されたガス流路形成部材が開示されている。このガス流路形成部材は、所定形状を有する多数の小さな貫通孔が形成された金属薄板よりなるラスカットメタルにより成形されている。このラスカットメタルは、例えば、板厚が０．１ｍｍ程度のステンレス板に対してラスカット加工を施すことにより、略六角形状の貫通孔が網目状に成形されている。又、網目状の六角貫通孔を形成している部分、つまりリング部（ストランド）が順次重なるように連結されて、その断面形状が階段状となっている。
【特許文献１】特開２００７−８７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池スタックを構成する発電セルは、前記両電極層の表面と前記ガス流路形成部材との間に導電性を有する繊維により形成されたカーボンペーパーよりなるガス拡散層が介在されている。このガス拡散層の微細な隙間を燃料ガス及び酸化剤ガスが通過する間にそれぞれ効率良く拡散されて各電極層に燃料ガス及び酸化剤ガスがそれぞれ適正に供給されるようになっている。又、発電セルは、両ガス拡散層とガス流路形成部材との電気的接触を適正に行うため、次の構成が採られている。複数の発電セルが積層されて燃料電池スタックが構成される。この際、単一の発電セルの上下二枚のセパレータが僅かに接近する方向に押圧されて、ガス流路形成部材がガス拡散層に押圧されるようになっている。このため、従来のガス流路形成部材を用いると、次のような現象が生じる。即ち。図１７に示すように、例えばアノード電極層１７に接合されたガス拡散層１９と、セパレータ２３との間にガス流路形成部材２１が介在された状態において、セパレータ２３が図面の下方に押圧される。すると、ガス流路形成部材２１の接触部２９がガス拡散層１９に強く押し付けられる。このため、接触部２９が図１８に示すように、ガス拡散層１９に食い込むので、次のような問題があった。
【０００５】
前記ガス拡散層１９の一部が前記接触部２９により切断破壊されて、ガス拡散層としての機能が低下する。又、ガス流路形成部材２１のガス流路にガス拡散層の一部が侵入して、その有効面積が減少する。このため、燃料ガスの圧力損失が増加するので、燃料ガスの供給量が低下して、発電効率が低下するという問題があった。又、切断されたガス拡散層のカーボン繊維が燃料ガスにより流されてガス流路形成部材の毛細管状の狭いガス流路に付着して目詰まりが生じ、このため、燃料ガスの流れが阻害されて発電効率が低下する。さらに、各発電セル毎に前記ガス流路形成部材２１の接触部２９の食い込み量にバラツキが生じて、発電電圧の安定性が低下するという問題もあった。
【０００６】
一方、図８に示すように、下部に位置する第１剪断型３３には剪断刃３３ｂのみを形成し、上部に位置する第２剪断型３４には、凹部３４ｂと凸部３４ａを交互に形成したラスカット成形装置を用いて、金属薄板からラスカットメタルを成形する方法も採られていた。この場合には、後に詳述するが、一回の第２剪断型３４の昇降動作によって前記凹部３４ｂにより金属薄板に成形される半リング部が凸部３４ａによって成形される半リング部によって下方に変位され、凹部３４ｂと対応するラスカットメタル（ガス流路形成部材２１）の半リング部に屈曲平面部が形成される。そして、図１９に示すように、ガス拡散層１９に接触されるガス流路形成部材２１の接触部２９に形成された屈曲平面部２９ａがガス拡散層１９に面接触される。従って、前述した接触部２９の食い込みに起因する問題を解消することができる。しかし、一回の前記第２剪断型３４の昇降動作により前記屈曲平面部２９ａが幅広く形成されることによりガス流路形成部材２１の厚さＴ寸法が低減されて、ガス流路の有効面積が低減され、発電効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、ガス流路形成部材の接触部がガス拡散層等よりなるガス拡散層に食い込むことを抑制することができ、燃料電池の発電効率を向上できる発電セルに用いるガス流路形成部材及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電極構造体の電極層に形成されたガス拡散層と、セパレータとの間にガス流路形成部材を介在し、該ガス流路形成部材に形成されたガス流路によって前記電極層に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するとともに、前記電極層における電極反応によって発電するように構成された燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材において、前記ガス流路形成部材を、所定の形状の貫通孔を有する多数のリング部が網目状に形成された金属薄板製のラスカットメタルにより形成し、前記リング部のうち前記ガス拡散層の表面と接触する接触部に該ガス拡散層に面接触される屈曲平面部を形成し、該屈曲平面部及び前記リング部の連結板部の間に非屈曲平面部を形成し、前記屈曲平面部と非屈曲平面部は、ラスカット成形装置により前後して複数工程で成形されたものであることを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記各リング部は、ガスの流路方向から見て五角形状又は六角形状に成形されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材の製造方法において、直線状の剪断刃を有する第１剪断型と、凹部と凸部を所定のピッチで複数箇所に形成するとともに、前記各凸部に前記剪断刃と協働して、金属薄板に複数の切り込みを形成する剪断刃を設けた第２剪断型とを用いて、前記第１剪断型及び第２剪断型の成形領域の途中まで金属薄板を送り込んだ状態で、金属薄板の端部に対し前記屈曲平面部を含む半リング部を成形する第１の工程と、上記第１の工程の後に、前記第１剪断型及び第２剪断型の成形領域の全域に金属薄板を送り込んだ状態で、金属薄板に対し前記非屈曲平面部を含む半リング部を成形する第２の工程と、上記第２の工程の後に、前記第１剪断型及び第２剪断型の成形領域の途中まで金属薄板を送り込んだ状態で、前記第２剪断型を前記金属薄板の送り方向と直交する方向にオフセットさせて、金属薄板の端部に対し前記屈曲平面部を含む半リング部を成形する第３の工程と、上記第３の工程の後に、前記第１剪断型及び第２剪断型の成形領域の全域に金属薄板を送り込んだ状態で、金属薄板に対し前記非屈曲平面部を含む半リング部を成形する第４の工程と、上記第１及び第２の工程と、第３及び第４の工程を交互に繰り返し行い、金属薄板に対し貫通孔を有するリング部を網目状に多数箇所に成形してラスカットメタルを成形する工程と、を含むことを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記第２の工程及び第４の工程は、それぞれ複数回行われることを要旨とする。
（作用）
この発明は、ガス流路形成部材の貫通孔を形成するリング部の外周縁のうちカーボンペーパー等のガス拡散層と接触する接触部に屈曲平面部が形成されているので、ガス拡散層の表面に対し、前記屈曲平面部が面接触される。このため、ガス拡散層に接触部が食い込むことはなく、ガス拡散層の破壊が防止されるとともに、ガス流路形成部材のガス通路に破壊されたガス拡散層が侵入してガス通路の有効面積が減少することはない。
【００１１】
又、この発明は前記屈曲平面部と非屈曲平面部を二回のラスカット加工により成形するようにしたので、一回のラスカット加工によりリング部の幅方向の全域に幅広い屈曲平面部を成形する構造と比較して、屈曲平面部の形成幅を小さくし、その分、ガス流路形成部材の厚さ寸法を大きくすることができ、ガス流路の有効面積を増大し、発電効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガス流路形成部材の接触部がカーボンペーパー等よりなるガス拡散層に食い込むことを抑制することができるとともに、ガス流路形成部材の厚さ寸法を大きくすることができ、ガス流路の有効面積を増大し、燃料電池の発電効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図１６に従って説明する。
この実施形態の固体高分子型の燃料電池スタック１１は、図１に示すように多数の発電セル１２を積層して構成されている。
【００１４】
前記発電セル１２は、図１及び図２に示すように、四角枠状をなし、それぞれ燃料ガス通路空間Ｓ１及び酸化剤ガス通路空間Ｓ２を有する合成ゴム（又は合成樹脂）製の第１，第２フレーム１３，１４と、両フレーム１３，１４間に配設される電極構造体としてのＭＥＡ１５（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ: 膜−電極接合体）とを備えている。又、前記発電セル１２は、前記燃料ガス通路空間Ｓ１に収容された金属よりなる第１ガス流路形成部材２１と、前記酸化剤ガス通路空間Ｓ２に収容された金属よりなる第２ガス流路形成部材２２とを備えている。さらに、前記発電セル１２は、前記フレーム１３及び第１ガス流路形成部材２１の図示上面に接着された平板室状のチタン又はチタン合金よりなる第１セパレータ２３と、前記フレーム１４及び第２ガス流路形成部材２２の図示下面に接着されたチタン又はチタン合金よりなる第２セパレータ２４とを備えている。図２においては、前記ガス流路形成部材２１，２２の構成は平板状に簡略化して図示されている。
【００１５】
前記第１フレーム１３の対向する平行な二辺には、それぞれ長孔状のガス通路１３ａ，１３ｂが形成されている。前記第２フレーム１４の対向する平行な二辺には、それぞれガス通路１４ａ，１４ｂが形成されている。前記ガス通路１３ａ，１３ｂと、ガス通路１４ａ，１４ｂとは、互いに対応されない辺に形成されている。
【００１６】
前記ＭＥＡ１５は、図１及び図２に示すように電解質膜１６と、該電解質膜１６の図示上面及び下面に対し所定の触媒を積層して形成されたアノード電極層１７及びカソード電極層１８と、前記両電極層１７、１８の表面にぞれぞれ接着された導電性を有する例えばカーボンペーパーよりなるガス拡散層１９，２０とにより構成されている。
【００１７】
第１，第２セパレータ２３，２４の直交する二辺には、ガス導入口２３ａ，２４ａが形成され、他の直交する二辺には、ガス導出口２３ｂ，２４ｂが形成されている。
図３に示すように、前記第１，第２ガス流路形成部材２１，２２は、板厚が０．１ｍｍ程度の金属製のラスカットメタル２５（以下、単にラスメタルという）によって形成されている。前記ラスメタル２５には、図４に示すように略六角形状の貫通孔２６が千鳥状に多数箇所に成形されている。前記貫通孔２６を形成している部分をリング部２７といい、これらのリング部２７が連結板部２８（図３のドットを施した部分）によって順次重なるように連結されている。
【００１８】
図３及び図４に示すように、前記リング部２７の図示上側の半リング部Ｒ１は、左右一対の第１傾斜板部２７ａと、両傾斜板部２７ａの上端部に一体に架橋連結された第１平板部２７ｂとにより構成されている。前記リング部２７の図示下側の半リング部Ｒ２は、左右一対の第２傾斜板部２７ｃと、両第２傾斜板部２７ｃの下端部に一体に架橋連結された第２平板部２７ｄとにより構成されている。
【００１９】
図３に示すように、前記連結板部２８は前記リング部２７の第２平板部２７ｄと同じ板部となっている。前記リング部２７の第１平板部２７ｂの前記連結板部２８（平板部２７ｄ）と反対側の端部には、前記ガス拡散層１９の表面に接触される第１接触部２９となっている。前記第１接触部２９には前記屈曲平面部２９ａが形成され、屈曲平面部２９ａは、図５及び図６に示すように前記ガス拡散層１９（２０）に面接触されるようにしている。前記リング部２７の前記第１平板部２７ｂと連なる第２平板部２７ｄの端部は、第１又は第２セパレータ２３，２４の内面に線接触される第２接触部３０となっている。
【００２０】
前記屈曲平面部２９ａと前記連結板部２８（下側平板部２７ｄ）との間の第１平板部２７ｂは、連結板部２８と略同一平面上に位置する非屈曲平面部２７ｆとなっている。図５に示すように、前記連結板部２８（非屈曲平面部２７ｆ）に対する屈曲平面部２９ａの屈曲角αは、６０〜７０°の範囲に設定され、この実施形態では６５°に設定されている。又、前記非屈曲平面部２７ｆと屈曲平面部２９ａとにより第１平板部２７ｂが形成されている。
【００２１】
図１に示すように、前記第１，第２ガス流路形成部材２１，２２は、それぞれ第１，第２フレーム１３，１４の燃料ガス通路空間Ｓ１、酸化剤ガス通路空間Ｓ２内において、前記ガス拡散層１９，２０の表面と、第１，第２セパレータ２３，２４の内面とに接触されている。
【００２２】
図２に矢印Ｇ１で示すように、第１セパレータ２３の一方のガス導入口２３ａから前記燃料ガス通路空間Ｓ１に導入された燃料ガスが一方のガス導出口２３ｂ、第２フレーム１４のガス通路１４ｂ及び第２セパレータ２４の一方のガス導出口２４ｂに流れるように前記第１ガス流路形成部材２１が収容されている。図２に矢印Ｇ２で示すように、第１セパレータ２３の他方のガス導入口２３ａから前記第１フレーム１３のガス通路１３ａを通して第２フレーム１４の前記酸化剤ガス通路空間Ｓ２に導入された酸化剤ガスが第１フレーム１３のガス通路１３ｂを通して他方のガス導出口２３ｂ及び第２セパレータ２４の他方のガス導出口２４ｂに流れるように前記第２ガス流路形成部材２２が収容されている。
【００２３】
この実施形態では、図１に示す第１フレーム１３と電解質膜１６との接触面及び第１フレーム１３と第２フレーム１４の接触面のガスのシールを図る観点から、第１及び第２フレーム１３，１４が合成ゴムにより成形されている。このため、発電セル１２を積層して燃料電池スタック１１を構成する際に、該スタック１１の締結荷重により、第１，第２ガス流路形成部材２１，２２が第１，第２セパレータ２３，２４によってＭＥＡ１５側に若干押圧された状態で組み付けられる。従って、第１ガス流路形成部材２１の第１接触部２９の屈曲平面部２９ａとガス拡散層１９との面接触状態が適正に保持される。なお、第２ガス流路形成部材２２側についてもガス流路形成部材２１側の上記の構成と同様に構成されている。
【００２４】
さて、燃料電池スタック１１においては、積層された発電セル１２間で、第１セパレータ２３の一方のガス導入口２３ａ及び第２セパレータ２４の一方のガス導入口２４ａが第１フレーム１３の燃料ガス通路空間Ｓ１及び第２フレーム１４のガス通路１４ａを介して、全て連通された状態となり、燃料ガス（水素ガス）流通路が形成される。一方、第１セパレータ２３の他方のガス導入口２３ａ及び第２セパレータ２４の他方のガス導入口２４ａが第１フレーム１３のガス通路１３ｂ及び第２フレーム１４の酸化剤ガス通路空間Ｓ２を介して、全て連通された状態となり、酸化剤ガス（空気）流通路が形成される。前記燃料ガス流通路及び酸化剤ガス流通路に供給された燃料ガス及び酸化剤ガスは、前記第１，第２ガス流路形成部材２１，２２によって、燃料ガス通路空間Ｓ１、酸化剤ガス通路空間Ｓ２内を均一に拡散して流れることになる。即ち、燃料ガス通路空間Ｓ１内における燃料ガスは、前記第１ガス流路形成部材２１に形成された千鳥配置の多数の貫通孔２６を通過することによって乱流となり、燃料ガスはガス通路空間Ｓ１内において均一に拡散した状態となる。燃料ガスがガス拡散層１９を通過することによって適正に拡散されて、アノード電極層１７に燃料ガスが均一に供給される。そして、燃料ガスと酸化剤ガスとの供給によりＭＥＡ１５において電極反応が起こることによって発電される。発電セル１２は、複数積層されているため、所望の出力が得られる。
【００２５】
次に、前記第１，第２ガス流路形成部材２１，２２の製造方法に用いるラスカット成形装置について説明する。
前記第１ガス流路形成部材２１は、図７に示すラスカット成形装置を用いて成形される。このラスカット成形装置は、金属薄板２５Ａを順次供給するための上下一対の送りローラ３１を備えている。又、この成形装置は、薄板２５Ａに多数箇所に切れ目を入れるとともに切れ目と対応する金属薄板２５Ａを曲げ伸ばして塑性変形させる成形機構３２を備えている。この成形機構３２によって、前記金属薄板２５Ａに網目状をなす多数の六角形の貫通孔２６（リング部２７）が階段状に成形されてラスメタル２５が成形される。
【００２６】
前記成形機構３２は、図８に示すように、所定位置において、図示しない支持台に固定された第１剪断型３３と、図示しない昇降機構及びオフセット機構により上下方向及び金属薄板２５Ａの送り方向と直交する幅方向（図７の紙面直交方向）に往復動可能な第２剪断型３４とによって構成されている。前記第１剪断型３３の金属薄板２５Ａを支持する上面３３ａの金属薄板２５Ａの送り方向下流側の縁部には、直線状の剪断刃３３ｂが形成され、剪断刃３３ｂの下方は平面状の位置規制面３３ｃとなっている。
【００２７】
前記第２剪断型３４の下部には、凸部３４ａと凹部３４ｂが水平方向に所定のピッチで多数箇所に交互に形成されている。前記第２剪断型３４の凸部３４ａの下端には水平成形面３４ｃが形成され、凸部３４ａの左右両側には傾斜成形面３４ｄが形成されている。前記凹部３４ｂの左右両側面は、前記凸部３４ａの傾斜成形面３４ｄと同じ成形面となっている。前記凹部３４ｂの内頂面には、水平成形面３４ｅが形成されている。前記成形面３４ｃ及び傾斜成形面３４ｄの金属薄板２５Ａの送り方向の上流側の縁部には、前記第１剪断型３３の剪断刃３３ｂと協働して金属薄板２５Ａに切れ目を入れる逆台形状の剪断刃３４ｆが形成されている。
【００２８】
次に、前記のように構成された成形装置を用いて、ガス流路形成部材２１を成形する方法を図９〜図１６を中心に説明する。
図７に示す送りローラ３１によって、図９（ａ）に示すように、金属薄板２５Ａが所定の第１送り量Ｌ１（例えば０．２ｍｍ）で、第１剪断型３３の剪断刃３３ｂよりも送り方向の下流側の成形領域の途中まで突出するように送られる。この状態で、第２剪断型３４が第１剪断型３３に向かって下降され、第１剪断型３３の剪断刃３３ｂと第２剪断型３４の剪断刃３４ｆによって、金属薄板２５Ａの一部を剪断して、多数の切れ目を形成する。次に、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、第２剪断型３４を、最下点位置まで下降させ、該第２剪断型３４の凸部３４ａと接触している金属薄板２５Ａを下方に曲げ伸ばす。この凸部３４ａによって、曲げ伸ばされた部分は、図１０（ｂ）に示すように略逆台形状となる。反対に、前記凹部３４ｂに入り込んだ金属薄板２５Ａは、略台形状となる。
【００２９】
上記の第１の工程においては、前記リング部２７の下側の半リング部Ｒ２を形成する第２平板部２７ｄ（連結板部２８）は、図１０（ｂ）に示すように前記凸部３４ａの水平成形面３４ｃによって下方に強制的に押し下げられるので、水平状態に成形される。ところが、凹部３４ｂと対応する金属薄板２５Ａは第１剪断型３３に前記凹部３４ｂに入り込む凸部が設けられていないので、下方から強制的に押し込まれることはない。このため、凹部３４ｂによって成形されるリング部２７の上側の半リング部Ｒ１の第１平板部２７ｂは、図１０（ａ）に示すように、第１剪断型３３の剪断刃３３ｂを中心に下方に傾斜するように垂れ下り、水平の金属薄板２５Ａに対し屈曲角αの屈曲平面部２９ａが形成され、これが第１接触部２９となる。その後、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、第２剪断型３４は、最下点位置から上方の原位置まで復帰する。
【００３０】
続いて、図７に示す前記送りローラ３１によって図１１（ａ）に示すように金属薄板２５Ａが所定の第２送り量Ｌ２（例えば０．１ｍｍ）で、第１剪断型３３の剪断刃３３ｂよりも第２剪断型３４側に突出するように送られる。この状態で、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、第２剪断型３４が左右方向にオフセットされない同じ位置において、再び下降され、金属薄板２５Ａの端縁にリング部２７の上側の半リング部Ｒ１と下側の半リング部Ｒ２が成形される。このとき、上側の半リング部Ｒ１の第１平板部２７ｂは、前記第１接触部２９と同様にフリーの状態であるが、第１平板部２７ｂの前記第２送り量Ｌ２が接触部２９の第１送り量Ｌ１よりも小さい。このため、前記第１平板部２７ｂが第１剪断型３３の剪断刃３３ｂの近傍に位置して、第２剪断型３４の凹部３４ｂの水平成形面３４ｅに添い易くなり、下方へのダレが殆ど無くなる。このため、屈曲平面部２９ａの後側の第１平板部２７ｂが図１２（ｂ）に示すように下方に垂れ下がることはなく、ほぼ水平状態に保持され、該第１平板部２７ｂが非屈曲平面部２７ｆとなる。この第２の工程により非屈曲平面部２７ｆを含む半リング部Ｒ１，Ｒ２が成形される。
【００３１】
上述のように、本来、一回の成形動作で形成される半リング部Ｒ１，Ｒ２を二回に分けて成形し、一回目に成形された前記屈曲平面部２９ａに続いて非屈曲平面部２７ｆを成形するので、前記屈曲平面部２９ａの形成幅が一回のみで行う場合と比較して適正幅に抑制される。
【００３２】
次に、図１３（ａ）に示すように、前記第２剪断型３４を上昇させて原位置に移動した後、金属薄板２５Ａを再び前記第１送り量Ｌ１だけ送り込む。又、前記第２剪断型３４を図１３（ｂ）に示すように、リング部２７の配列ピッチの例えば半ピッチだけ右方又は左方に移動した後、前述したように第２剪断型３４を下降させて、金属薄板２５Ａを図１４（ａ）（ｂ）に示すように成形する。そして、前記半リング部Ｒ２の上側に半リング部Ｒ１を成形し半リング部Ｒ１の上側に半リング部Ｒ２を成形することにより、複数のリング部２７を成形する。この第３の工程の後に、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、前記第２剪断型３４を前述したオフセット状態のままで、金属薄板２５Ａを第２送り量Ｌ２だけ送り、第２剪断型３４を下降させて、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、半リング部Ｒ１，Ｒ２を成形する。この第４の工程により非屈曲平面部２７ｆを含む半リング部Ｒ１，Ｒ２が成形される。
【００３３】
その後、前述した第１及び第２の工程と、第３及び第４の工程とを交互に繰り返し行うことにより図３〜図５に示すようにラスメタル２５が成形される。このラスメタル２５には図３に示すように多数の網目状の貫通孔２６を有するリング部２７が千鳥状に形成される。
【００３４】
前記第２剪断型３４の凸部３４ａに設けた剪断刃３４ｆによって剪断されない金属薄板２５Ａは、ラスメタル２５に切れ目が加工されない部分として残る。この切れ目なしの部分が連結板部２８（第２平板部２７ｄ）となることによりリング部２７は順次重なるように連結されて、ラスメタル２５は、その断面形状が図３及び図５に示すような階段状に形成される。
【００３５】
このようにして、ラスメタル２５の製造が完了すると、このラスメタル２５を所定寸法に切断することによって図１及び図２に示す第１，第２ガス流路形成部材２１，２２が形成される。
【００３６】
上記のように製造された第１ガス流路形成部材２１は図１に示すように発電セル１２に組み込まれた状態で、図６に示すように、ガス拡散層１９の上面に第１ガス流路形成部材２１の第１接触部２９の屈曲平面部２９ａが面接触されるとともに、第２接触部３０が第１セパレータ２３の裏面に線接触される。
【００３７】
上記実施形態の第１，第２ガス流路形成部材２１，２２によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、第１，第２フレーム１３，１４の燃料ガス通路空間Ｓ１、酸化剤ガス通路空間Ｓ２に収容された第１，第２ガス流路形成部材２１，２２をラスメタル２５により成形した。そして、ラスメタル２５のリング部２７の前記ガス拡散層１９の表面に接触される第１接触部２９に対し屈曲平面部２９ａを形成した。このため、繊維から形成されたガス拡散層１９と第１接触部２９との接触状態を面接触にすることができ、ガス拡散層１９の表面に第１接触部２９が食い込むことを抑制することができる。従って、第１及び第２ガス流路形成部材２１，２２の燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路にガス拡散層１９，２０が侵入して、燃料ガス通路空間Ｓ１及び酸化剤ガス通路空間Ｓ２の有効断面積が低減されることを防止でき、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給量が低減して発電効率が低下することを回避することができる。
【００３８】
又、第１接触部２９がガス拡散層１９，２０に線接触される場合と比較して、ガス拡散層１９，２０と第１，第２ガス流路形成部材２１，２２との電気的な接続を適正に行い、ガス拡散層１９，２０から第１，第２ガス流路形成部材２１，２２への電気の流れが円滑になり、集電効率を向上することができる。さらに、第１接触部２９が接触されるガス拡散層１９，２０の接触部の損傷を防止することができる。このため、ガス拡散層１９，２０を形成する例えばカーボンペーパーの切断されたカーボン繊維がガス流路形成部材２１，２２のガス通路に目詰まりするのを防止でき、発電性能を確保することができる。
【００３９】
（２）上記実施形態では、本来、剪断刃３３ｂの他は備えていない第１剪断型３３と凸部３４ａ及び凹部３４ｂを備えた第２剪断型３４により一回の工程で行うリング部２７の半リング部Ｒ１，Ｒ２の成形をそれぞれ二工程で行うようにした。このため、図５に示すようよに、前記屈曲平面部２９ａの形成幅Ｗ１が狭くなり、ガス流路形成部材２１の厚さＴ１の寸法を一回の工程で行う場合と比較して大きく設定することができ、ガス流路形成部材２１内のガス流路の有効面積を確保して、ガスの供給を適正に行い、発電効率を向上することができる。仮に、半リング部Ｒ１，Ｒ２の成形を一回の工程で行うと、図５に二点鎖線で示すように、接触部２９の屈曲平面部２９ａが形成幅Ｗ２が大きくなり、その分だけ該接触部２９が下方に変位し、前記厚さＴ２が減少する。このため、ガス流路形成部材２１のガス流路の有効面積が低減されて、発電効率が低減される。
【００４０】
（３）上記実施形態では、平面部形成装置として、従来、製造された図７及び図８に示す簡素な構造の第１剪断型３３及び第２剪断型３４を用いるのみで良いため、成形装置を簡素化することができるとともに、リング部２７の第１接触部２９に対し屈曲平面部２９ａを容易に成形することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図示しないが、前記第１剪断型３３の前側面に対し前記第２剪断型３４の凸部３４ａの水平成形面３４ｃとの間で、金属薄板２５Ａを挟着する成形面を設けてもよい。この場合には、リング部２７の第２平板部２７ｄが湾曲するのを防止することができる。
【００４２】
・図１１及び図１２に示す前記第２の工程及び図１５及び図１６に示す第４の工程を、それぞれ複数回に分けて行ってもよい。
・前記実施形態では、前記第２剪断型３４の凸部及び凹部３４ａ，３４ｂの形成ピッチの半ピッチだけ該第２剪断型３４を左右方向にオフセットして、半リング部Ｒ１，Ｒ２を成形するようにしたが、このオフセット量を適宜に変更してもよい。又、各リング部２７を千鳥配置にしなくてもよい。
【００４３】
・前記リング部２７の形状を六角形状以外に例えば五角形状に成形してもよい。
・第１，第２ガス流路形成部材２１，２２の材料として、導電性を有する例えばステンレス板、アルミニウム、銅等の金属板を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の第１，第２ガス流路形成部材を備えた発電セルを積層した燃料電池スタックの一部省略縦断面図。
【図２】発電セルの構成部品を分離した状態の斜視図。
【図３】発電セルに用いる第１ガス流路形成部材の部分拡大斜視図。
【図４】第１ガス流路形成部材の部分正面図。
【図５】第１ガス流路形成部材の部分断面図。
【図６】ガス拡散層、第１ガス流路形成部材及び第１セパレータの積層状態の拡大部分断面図。
【図７】ラスメタルのラスカット成形装置を示す断面図。
【図８】第１剪断型及び第２剪断型の部分斜視図。
【図９】（ａ）はガス流路形成部材の製造工程を示す側断面図、（ｂ）は同じく部分正面図。
【図１０】（ａ）はガス流路形成部材の製造工程を示す側断面図、（ｂ）は同じく部分正面図。
【図１１】（ａ）はガス流路形成部材の製造工程を示す側断面図、（ｂ）は同じく部分正面図。
【図１２】（ａ）はガス流路形成部材の製造工程を示す側断面図、（ｂ）は同じく部分正面図。
【図１３】（ａ）はガス流路形成部材の製造工程を示す側断面図、（ｂ）は同じく部分正面図。
【図１４】（ａ）はガス流路形成部材の製造工程を示す側断面図、（ｂ）は同じく部分正面図。
【図１５】（ａ）はガス流路形成部材の製造工程を示す側断面図、（ｂ）は同じく部分正面図。
【図１６】（ａ）はガス流路形成部材の製造工程を示す側断面図、（ｂ）は同じく部分正面図。
【図１７】従来の発電セルのガス拡散層、ガス流路形成部材及びセパレータの積層構造を示す断面図。
【図１８】ガス拡散層に対しセパレータが押し付けられた状態を示す断面図。
【図１９】従来の発電セルのガス拡散層、ガス流路形成部材及びセパレータの積層構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
Ｒ１，Ｒ２…半リング部、２７…リング部、１２…発電セル、１７…電極層、１９，２０…ガス拡散層、２１，２２…ガス流路形成部材、２５…ラスカットメタル、２５Ａ…金属薄板、２６…貫通孔、２７ｆ…非屈曲平面部、２８…連結板部、２９…接触部、２９ａ…屈曲平面部、３３…第１剪断型、３３ｂ，３４ｆ…剪断刃、３４…第２剪断型、３４ａ…凸部、３４ｂ…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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