(57)【要約】【課題】生産性に優れた燃料電池用セパレータを製造する方法および装置を提供する。【解決手段】順送プレスによって素材金属板１９２から燃料電池用セパレータを製造する装置１００である。装置１００は、素材金属板１９２の剛性を向上させる剛性向上手段を、素材金属板１９２に成形する金型を有する剛性向上手段成形部１３０と、セパレータの表面形状と一致する形状を、素材金属板１９２に成形する金型を有する製品形状成形部１４０と、を有する。前記剛性向上手段は、素材金属板１９２の送り方向に関する剛性を向上させる長手剛性向上手段を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順送プレスによって素材金属板から燃料電池用セパレータを製造する方法であって、
前記素材金属板の剛性を向上させる剛性向上手段を、前記素材金属板に成形する剛性向上工程と、
前記セパレータの表面形状と一致する形状を、前記素材金属板に成形する製品形状成形工程と、を有し、
前記剛性向上手段は、前記素材金属板の送り方向に関する剛性を向上させる長手剛性向上手段を有することを特徴とする燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項２】
前記製品形状成形工程は、前記剛性向上工程の後に実施されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項３】
前記素材金属板は、前記送り方向に沿って、前記セパレータとなる領域である製品予定部が隙間部を介して並置され、
前記長手剛性向上手段は、前記送り方向と交差する幅方向に関する端部である前記隙間部の縁部に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項４】
前記素材金属板は、前記送り方向に沿って、前記セパレータとなる領域である製品予定部が隙間部を介して並置され、
前記長手剛性向上手段は、前記送り方向と交差する幅方向に関する端部である前記隙間部の縁部および前記製品予定部の縁部の両方に一体的に成形され、前記送り方向に沿って連続的に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項５】
前記剛性向上工程において、前記縁部に折り曲げ加工を施すことによって、前記長手剛性向上手段が成形されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項６】
前記剛性向上手段は、前記幅方向に関する剛性を向上させる幅剛性向上手段をさらに有し、
前記幅剛性向上手段は、前記隙間部に配置されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項７】
前記剛性向上工程において、前記隙間部にスリット加工を施すことによって、前記幅剛性向上手段が成形されることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項８】
前記剛性向上工程において、前記隙間部に押し出し加工を施すことによって、前記幅剛性向上手段が成形されることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項９】
前記幅剛性向上手段は、前記縁部に配置されており、前記長手剛性向上手段と交差していることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータを製造する方法。
【請求項１０】
順送プレスによって素材金属板から燃料電池用セパレータを製造する装置であって、
前記素材金属板の剛性を向上させる剛性向上手段を、前記素材金属板に成形する金型を有する剛性向上手段成形部と、
前記セパレータの表面形状と一致する形状を、前記素材金属板に成形する金型を有する製品形状成形部と、を有し、
前記剛性向上手段は、前記素材金属板の送り方向に関する剛性を向上させる長手剛性向上手段を有することを特徴とする燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１１】
前記製品形状成形部は、前記送り方向に関し、前記剛性向上手段成形部より下流側に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１２】
前記素材金属板は、前記送り方向に沿って前記セパレータとなる領域である製品予定部が隙間部を介して並置され、
前記長手剛性向上手段は、前記送り方向と交差する幅方向に関する端部である前記隙間部の縁部に配置されることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１３】
前記素材金属板は、前記送り方向に沿って前記セパレータとなる領域である製品予定部が隙間部を介して並置され、
前記長手剛性向上手段は、前記送り方向と交差する幅方向に関する端部である前記隙間部の縁部および前記製品予定部の縁部の両方に一体的に成形され、前記送り方向に沿って連続的に配置されることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１４】
前記剛性向上手段成形部の前記金型は、折り曲げ加工金型が組み込まれており、前記縁部に折り曲げ加工を施すことによって、前記長手剛性向上手段を成形することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１５】
前記折り曲げ加工金型は、前記素材金属板の載置面側に傾斜した部位を成形するように設定されており、
前記長手剛性向上手段は、前記傾斜した部位から構成されることを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１６】
前記折り曲げ加工金型は、前記素材金属板の載置面側に折れ曲がって突出した凸状部位を成形するように設定されており、
前記長手剛性向上手段は、前記凸状部位から構成されることを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１７】
前記折り曲げ加工金型は、断面Ｌ字状部位を成形し、前記素材金属板における前記幅方向の断面がハット状形状を有するように設定されており、
前記長手剛性向上手段は、前記断面Ｌ字状部位から構成されることを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１８】
前記剛性向上手段は、前記幅方向に関する剛性を向上させる幅剛性向上手段を有し、
前記幅剛性向上手段は、前記隙間部に配置されることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項１９】
前記剛性向上手段成形部の前記金型は、スリット加工金型が組み込まれており、前記隙間部にスリット加工を施すことによって、前記幅剛性向上手段を成形することを特徴とする請求項１８に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項２０】
前記スリット加工金型は、コ状の切り込みを成形し、前記切り込みの内側を前記素材金属板の載置面側に折り曲げることにより、前記素材金属板の載置面側に傾斜して延長する部位が一側に配置されたスリットを成形するように設定されており、
前記幅剛性向上手段は、前記スリットから構成されることを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項２１】
前記スリット加工金型は、Ｈ状の切り込みを成形し、前記切り込みの両方の内側を前記素材金属板の載置面側に折り曲げることにより、前記素材金属板の載置面側に傾斜して延長する部位が両側に配置されたスリットを成形するように設定されており、
前記幅剛性向上手段は、前記スリットから構成されることを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項２２】
前記剛性向上手段成形部の前記金型は、押し出し加工金型が組み込まれており、前記隙間部に押し出し加工を施すことによって、前記幅剛性向上手段を成形することを特徴とする請求項１８に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項２３】
前記押し出し加工金型は、前記素材金属板の載置面側に突出した凸状部位を成形し、前記凸状部位における前記送り方向の断面が、ハット状形状を有するように設定されており、
前記幅剛性向上手段は、前記凸状部位から構成されることを特徴とする請求項２２に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【請求項２４】
前記幅剛性向上手段は、前記隙間部の縁部に配置されており、前記長手剛性向上手段と交差していることを特徴とする請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータを製造する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セパレータを製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、カソード電極およびアノード電極を有する膜電極接合体（ＭＥＡ：ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、膜電極接合体を挟持するセパレータとを有する。セパレータは、例えば、素材金属板を順送プレスすることによって製造される（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、セパレータは、燃料電池の小型化の観点から薄板化が図られ、また、性能出力に合わせて横寸法および縦寸法が大型化されるため、生産性に問題を有する。例えば、セパレータの素材金属板は、板厚が薄くかつ軽量となるため、素材金属板の送りを高速化すると、折れ曲がりが発生し易く、また、順送プレスによる振動や順送する際のリフトアップによる振動に起因する素材金属板の振動やたわみの発生により、素材金属板が載置される金型と素材金属板とが干渉する虞があり、生産性を向上させることが困難である。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、生産性に優れた燃料電池用セパレータを製造する方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一様相は、順送プレスによって素材金属板から燃料電池用セパレータを製造する方法である。前記方法は、前記素材金属板の剛性を向上させる剛性向上手段を、前記素材金属板に成形する剛性向上工程と、前記セパレータの表面形状と一致する形状を、前記素材金属板に成形する製品形状成形工程と、を有する。前記剛性向上手段は、前記素材金属板の送り方向に関する剛性を向上させる長手剛性向上手段を有する。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の別の様相は、順送プレスによって素材金属板から燃料電池用セパレータを製造する装置である。前記装置は、前記素材金属板の剛性を向上させる剛性向上手段を、前記素材金属板に成形する金型を有する剛性向上手段成形部と、前記セパレータの表面形状と一致する形状を、前記素材金属板に成形する金型を有する製品形状成形部と、を有する。前記剛性向上手段は、前記素材金属板の送り方向に関する剛性を向上させる長手剛性向上手段を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る燃料電池用セパレータを製造する方法および装置においては，セパレータの素材金属板に、素材金属板の送り方向に関する剛性を向上させる長手剛性向上手段が成形されるため、素材金属板の送りを高速化しても、折れ曲がりの発生が抑制される。また、順送プレスによる振動や順送する際のリフトアップによる振動に起因する素材金属板の振動やたわみの発生が防がれ、素材金属板が載置される金型との干渉が抑制されるため、順送プレスが円滑に実施される。したがって、生産性を向上させることが容易である。つまり、生産性に優れた燃料電池用セパレータを製造する方法および装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る燃料電池を説明するための分解斜視図である。
【図２】図１に示される膜電極接合体を説明するための断面図である。
【図３】図１および図２に示されるセパレータを製造する装置を説明するための側面図である。
【図４】図１および図２に示されるセパレータを製造する装置を説明するための平面図である。
【図５】図４および図５に示されるプレス部本体における成形過程を説明するための斜視図である。
【図６】図４および図５に示されるプレス部本体における成形過程を説明するための平面図である。
【図７】図５および図６に示される剛性向上手段を説明するための断面図である。
【図８】図１および図２に示されるセパレータを製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態１に係る変形例１を説明するための断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る変形例２を説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態１に係る変形例３を説明するための斜視図である。
【図１２】実施の形態２に係る剛性向上手段を説明するための斜視図である。
【図１３】図１２に示される剛性向上手段の拡大図である。
【図１４】図１２に示される剛性向上手段の断面図である。
【図１５】実施の形態２に係る変形例１を説明するための断面図である。
【図１６】実施の形態２に係る変形例２を説明するための断面図である。
【図１７】実施の形態２に係る変形例３を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態１に係る燃料電池を説明するための分解斜視図、図２は、図１に示される膜電極接合体を説明するための断面図である。
【００１２】
実施の形態１に係る燃料電池１０は、例えば、水素を燃料とする固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）に適用され、図１に示されるように、膜電極接合体２０およびセパレータ５０，５５を有する。膜電極接合体２０は、図２に示されるように、高分子電解質膜３０、触媒層３２，３３およびガス拡散層（ＧＤＬ：Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）３５，３６を有する。
【００１３】
触媒層３２は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質を含んでおり、水素の酸化反応が進行するアノード触媒層であり、高分子電解質膜３０の一方の側に配置される。触媒層３３は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質を含んでおり、酸素の還元反応が進行するカソード触媒層であり、高分子電解質膜３０の他方の側に配置される。
【００１４】
高分子電解質膜３０は、触媒層３２で生成したプロトンを触媒層３３へ選択的に透過させる機能およびアノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。
【００１５】
ガス拡散層３５は、アノード側に供給される燃料ガスを分散させるためのアノードガス拡散層であり、セパレータ５０と触媒層３２との間に位置している。ガス拡散層３６は、カソード側に供給される酸化剤ガスを分散させるためのカソードガス拡散層であり、セパレータ５５と触媒層３３との間に位置している。
【００１６】
セパレータ５０，５５は、単セルを電気的に直列接続する機能および燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒を互いに遮断する隔壁としての機能を有し、膜電極接合体２０と略同一形状であり、後述される順送プレスによってステンレス鋼鈑から製造される。ステンレス鋼鈑は、複雑な機械加工を施しやすくかつ導電性が良好である点で好ましく、必要に応じて、耐食性のコーティングを施すことも可能である。
【００１７】
セパレータ５０は、膜電極接合体２０のアノード側に配置されるアノードセパレータであり、触媒層３２に相対し、膜電極接合体２０とセパレータ５０との間に位置するガス流路４０を構成するリブ部５２と、水素通過用、酸素通過用および冷却水通過用にそれぞれ設けられるマニホールド穴５３とを有する。ガス流路４０は、燃料ガスを触媒層３２に供給するために利用される。
【００１８】
セパレータ５５は、膜電極接合体２０のカソード側に配置されるカソードセパレータであり、触媒層３３に相対し、膜電極接合体２０とセパレータ５５との間に位置するガス流路４５を構成するリブ部５７と、水素通過用、酸素通過用および冷却水通過用にそれぞれ設けられるマニホールド穴５８とを有する。ガス流路４５は、酸化剤ガスを触媒層３３に供給するために利用される。
【００１９】
次に、各構成部材の材質およびサイズ等について詳述する。
【００２０】
高分子電解質膜３０は、パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂膜、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸した多孔質状の膜を、適用することが可能である。パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーは、例えば、ナフィオン（登録商標）（デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標）（旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標）（旭硝子株式会社製）等である。多孔質状の膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成される。
【００２１】
高分子電解質膜３０の厚みは、特に限定されないが、強度、耐久性および出力特性の観点から５〜３００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍである。
【００２２】
触媒層（カソード触媒層）３５に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。触媒層（アノード触媒層）３４に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。
【００２３】
具体的な触媒成分は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等などから選択される。触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましい。カソード触媒層およびアノード触媒層に適用される触媒成分は、同一である必要はなく、適宜変更することが可能である。
【００２４】
触媒層３２，３３に用いられる触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積、および、集電体として十分な電子導電性を有しておれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であるのが好ましい。カーボン粒子は、例えば、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛から構成される。
【００２５】
触媒層３２，３３に用いられる高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する部材であれば、特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部又は一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質や、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質が適用可能である。触媒層３２，３３に用いられる高分子電解質は、高分子電解質膜３０に用いられる高分子電解質と同一であっても異なっていてもよいが、高分子電解質膜３０に対する触媒層３２，３３の密着性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。
【００２６】
ガス拡散層３５，３６は、例えば、グラッシーカーボン等の炭素製の織物、紙状抄紙体、フェルト、不織布といった導電性及び多孔質性を有するシート状材料を、基材として構成される。基材の厚さは、特に限定されないが、機械的強度およびガスや水などの透過性の観点から、３０〜５００μｍが好ましい。ガス拡散層３５，３６は、撥水性およびフラッディング現象の抑制の観点から、基材に撥水剤を含ませることが好ましい。撥水剤は、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンである。
【００２７】
セパレータ５０，５５は、ステンレス鋼から構成する形態に限定されず、その他の金属材料（例えば、アルミニウムやクラッド材）を適用することも可能である。
【００２８】
次に、実施の形態１に係る燃料電池用セパレータを製造する装置を説明する。
【００２９】
図３および図４は、図１および図２に示されるセパレータを製造する装置を説明するための側面図および平面図、図５および図６は、図４および図５に示されるプレス部本体における成形過程を説明するための斜視図および平面図、図７は、図５および図６に示される剛性向上手段を説明するための断面図である。
【００３０】
図３および図４に示される順送プレス装置１００は、アンコイラー１０５、たわみ防止部１１０、プレス部本体１２０と、フィーダー１５０、リコイラー１５５および制御部１６０を有する。
【００３１】
アンコイラー１０５は、ロール部材に巻き付けて準備されたコイル材１９０から素材金属板１９２を引き出すために使用される。コイル材１９０は、例えば、板厚が０．１ｍｍのステンレス鋼鈑からなり、コイル幅は、４５０ｍｍである。送りピッチ量は、例えば、１５０ｍｍである。
【００３２】
たわみ防止部１１０は、支持部１１１および矯正ローラー１１２を有し、アンコイラー１０５とプレス部本体１２０との間に配置される。アンコイラー１０５から供給される素材金属板１９２は、支持部１１１と矯正ローラー１１２との間に挟み込まれることで、素材金属板１９２におけるたわみの発生が防止される。
【００３３】
プレス部本体１２０は、剛性向上手段成形部１３０および製品形状成形部１４０を有する。剛性向上手段成形部１３０は、素材金属板１９２の剛性を向上させる剛性向上手段を、素材金属板１９２に成形する金型を有する。剛性向上手段は、図５および図６に示されるように、素材金属板１９２の送り方向Ｔに関する剛性を向上させる長手剛性向上手段１７０からなる。製品形状成形部１４０は、セパレータの表面形状と一致する形状を、素材金属板１９２に成形する金型を有する。
【００３４】
つまり、セパレータの素材金属板１９２に、素材金属板１９２の送り方向Ｔに関する剛性を向上させる長手剛性向上手段１７０が成形されるため、素材金属板１９２の送りを高速化しても、折れ曲がりの発生が抑制される。また、順送プレス（剛性向上手段成形部１３０の金型の稼働）による振動や素材金属板１９２を順送する際のリフトアップによる振動に起因する素材金属板１９２の振動やたわみの発生が防がれ、素材金属板１９２が載置される金型との干渉（例えば、引きずりや、引掛り）が抑制され、順送プレスが円滑に実施され、生産性を向上させることが容易である。したがって、生産性に優れた燃料電池用セパレータを製造する装置を提供することができる。
【００３５】
素材金属板１９２は、送り方向Ｔに沿って、セパレータとなる領域である製品予定部１９４が隙間部１９５を介して並置され、送り方向Ｔと交差する幅方向Ｗに関する端部である縁部１９６を有する。隙間部１９５は、製品予定部１９４に比較して剛性が弱く、たわみや振動の発生が顕著となるため、長手剛性向上手段１７０を、隙間部１９５の縁部１９６に配置することで、隙間部１９５の剛性を、効率的に向上させている。
【００３６】
剛性向上手段成形部１３０の金型は、折り曲げ加工金型が組み込まれており、素材金属板１９２の縁部１９６に折り曲げ加工を施すことによって、長手剛性向上手段１７０を成形しており、長手剛性向上手段１７０を連続的に成形することが容易である。
【００３７】
折り曲げ加工金型は、素材金属板１９２の載置面側に傾斜した部位を成形するように設定されており、図７に示されるように、長手剛性向上手段１７０は、傾斜した部位からなり、単純な構造で具現化される。
【００３８】
製品形状成形部１４０は、外周輪郭成形部１４２、リブ部成形部１４４、マニホールド形成部１４６およびトリム部１４８を有し、送り方向Ｔに関し、剛性向上手段成形部１３０の下流側に配置されている。したがって、長手剛性向上手段１７０の効果が、セパレータの表面形状と一致する形状を素材金属板１９２に成形する全ての過程（製品形状成形部１４０における全ての過程）において発揮される。
【００３９】
外周輪郭成形部１４２は、セパレータ５０（５５）の外周輪郭の形状に対応するキャビティ面を備えた金型を有しており、素材金属板１９２の製品予定部１９４にセパレータ５０（５５）の外周輪郭１９３を成形するために使用される。
【００４０】
リブ部成形部１４４は、セパレータ５０（５５）のリブ部５２（５７）の形状に対応するキャビティ面を備えた金型を有しており、素材金属板１９２の製品予定部１９４にセパレータ５０（５５）のリブ部５２（５７）を成形するために使用される。
【００４１】
マニホールド形成部１４６は、セパレータ５０（５５）のマニホールド穴５３（５７）の形状に対応する打抜き金型を有しており、素材金属板１９２の製品予定部１９４にセパレータ５０（５５）のマニホールド穴５３（５７）を形成するために使用される。
【００４２】
トリム部１４８は、セパレータ５０（５５）の外周輪郭の形状に対応する打抜き金型を有しており、素材金属板１９２の製品予定部１９４を打抜くために使用され、これにより、セパレータ５０（５５）が得られる。なお、符号１９８は、打抜きにより形成された開口部（打抜き穴）を示している。
【００４３】
フィーダー１５０は、スクラップ材（製造されたセパレータが打抜かれた後の素材金属板１９２）に対してアンコイラー１０５からリコイラー１５５に向う方向（送り方向Ｔと一致）に引っ張り力を付与し、スクラップ材におけるたわみの発生を防止するために使用される。リコイラー１５５は、スクラップ材を巻取るために使用される。この際、フィーダー１５０によってスクラップ材に引張り力が付与されているため、巻取り作業は、円滑に実行される。
【００４４】
制御部１６０は、例えば、マイクロプロセッサ等から構成される制御回路を有しており、順送プレス装置１００の各機能は、それに対応する制御プログラムを制御部１６０が実行することにより発揮される。
【００４５】
次に、実施の形態１に係る燃料電池用セパレータを製造する方法を説明する。
【００４６】
図８は、図１および図２に示されるセパレータを製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【００４７】
実施の形態１に係る燃料電池用セパレータを製造する方法は、図４および図５に示される順送プレス装置１００が適用され、剛性向上工程および製品形状成形工程を有する。
【００４８】
剛性向上工程においては、剛性向上手段成形部１３０によって、素材金属板１９２の剛性を向上させる剛性向上手段が、素材金属板１９２に成形される。剛性向上手段は、図５および図６に示されるように、素材金属板１９２の送り方向Ｔに関する剛性を向上させる長手剛性向上手段１７０からなる。製品形状成形工程においては、長手剛性向上手段１７０が成形された素材金属板１９２がリフトアップおよび順送されて投入され、セパレータの表面形状と一致する形状が、素材金属板１９２に成形される。
【００４９】
つまり、セパレータの素材金属板１９２に、素材金属板１９２の送り方向Ｔに関する剛性を向上させる長手剛性向上手段１７０が成形されるため、素材金属板１９２の送りを高速化しても、折れ曲がりの発生が抑制される。また、順送プレス（剛性向上手段成形部１３０の金型の稼働）による振動や素材金属板１９２を順送する際のリフトアップによる振動に起因する素材金属板１９２の振動やたわみの発生が防がれ、素材金属板１９２が載置される金型との干渉（例えば、引きずりや、引掛り）が抑制され、順送プレスが円滑に実施されるため、生産性を向上させることが容易である。したがって、生産性に優れた燃料電池用セパレータを製造する方法を提供することができる。
【００５０】
隙間部１９５は、製品予定部１９４に比較して剛性が弱く、たわみや振動の発生が顕著となるため、長手剛性向上手段１７０は、図５および図６に示されるように、隙間部１９５の縁部１９６に配置し、隙間部１９５の剛性を効率的に向上させることが好ましい。
【００５１】
剛性向上手段成形部１３０の金型は、折り曲げ加工金型が組み込まれており、長手剛性向上手段１７０は、図７に示されるように、縁部１９６に折り曲げ加工を施すことによって成形される。したがって、長手剛性向上手段１７０を連続的に成形することが容易である。
【００５２】
製品形状成形工程は、外周輪郭成形工程、リブ部成形工程、マニホールド形成工程およびトリム工程を有する。製品形状成形工程は、剛性向上工程の後で実施されるため、長手剛性向上手段１７０の効果が、セパレータの表面形状と一致する形状を素材金属板１９２に成形する全ての過程（製品形状成形工程における全ての過程）において発揮される。
【００５３】
外周輪郭成形工程においては、外周輪郭成形部１４２によって、素材金属板１９２の製品予定部１９４に、セパレータ５０（５５）の外周輪郭１９３が成形される。
【００５４】
リブ部成形工程においては、リブ部成形部１４４によって、素材金属板１９２の製品予定部１９４にセパレータ５０（５５）のリブ部５２（５７）が成形される。
【００５５】
マニホールド形成工程においては、マニホールド形成部１４６によって素材金属板１９２の製品予定部１９４にセパレータ５０（５５）のマニホールド穴５３（５７）が形成される。
【００５６】
トリム工程においては、トリム部１４８によって素材金属板１９２の製品予定部１９４が打抜かれ、これにより、セパレータ５０（５５）が得られる。
【００５７】
次に、実施の形態１に係る変形例１〜３を順次説明する。
【００５８】
図９および図１０は、実施の形態１に係る変形例１および変形例２を説明するための断面図である。
【００５９】
長手剛性向上手段１７０の形状は、傾斜した部位（図７参照）からなる形態に限定されず、図９に示される断面Ｌ字状部位や、図１０に示される屈曲部位等の単純な構造によって具現化することも可能である。
【００６０】
なお、図９に示される長手剛性向上手段１７０の場合、剛性向上手段成形部１３０の折り曲げ加工金型は、縁部１９６に断面Ｌ字状部位を成形し、素材金属板１９２における幅方向Ｗの断面がハット状形状を有するように設定され、図１０に示される長手剛性向上手段１７０の場合、剛性向上手段成形部１３０の折り曲げ加工金型は、素材金属板１９２の載置面側に折れ曲がって突出した屈曲部位を成形するように設定される。
【００６１】
図１１は、実施の形態１に係る変形例３を説明するための斜視図である。
【００６２】
長手剛性向上手段１７０は、隙間部１９５の縁部１９６のみに配置する形態に限定されず、隙間部１９５の縁部１９６および製品予定部１９４の縁部１９６の両方に一体的に成形し、送り方向Ｔに沿って連続的に配置することも可能である。この場合、送り方向Ｔに関する全長に渡り、素材金属板１９２の剛性を向上させることが可能である。
【００６３】
以上のように、実施の形態１に係る燃料電池用セパレータを製造する方法および装置においては、セパレータの素材金属板に、素材金属板の送り方向に関する剛性を向上させる長手剛性向上手段が成形されるため、素材金属板の送りを高速化しても、折れ曲がりの発生が抑制される。また、順送プレス（セパレータの表面形状と一致する形状を素材金属板に成形する金型の稼働）による振動や順送する際のリフトアップによる振動に起因する素材金属板の振動やたわみの発生が防がれ、素材金属板が載置される金型との干渉が抑制されるため、順送プレスが円滑に実施され、生産性を向上させることが容易である。したがって、生産性に優れた燃料電池用セパレータを製造する方法および装置を提供することが可能である。
【００６４】
セパレータの表面形状と一致する形状を素材金属板に成形する前に、長手剛性向上手段を成形する場合、長手剛性向上手段の効果が、セパレータの表面形状と一致する形状を素材金属板に成形する全ての過程において発揮される。
【００６５】
長手剛性向上手段を隙間部の縁部に配置する場合、製品予定部に比較して剛性が弱く、たわみや振動の発生が顕著となる隙間部の剛性が、効率的に向上する。
【００６６】
長手剛性向上手段を、隙間部の縁部および製品予定部の縁部の両方に一体的に成形し、送り方向に沿って連続的に配置する場合、送り方向に関する全長に渡り、素材金属板の剛性が向上する。
【００６７】
素材金属板の縁部に折り曲げ加工を施すことによって、長手剛性向上手段を成形する場合、長手剛性向上手段を連続的に成形することが容易である。
【００６８】
長手剛性向上手段は、単純な構造を有する傾斜した部位や、屈曲部位や、断面Ｌ字状部によって具現化することが可能である。
【００６９】
次に、実施の形態２を説明する。
【００７０】
図１２は、実施の形態２に係る剛性向上手段を説明するための斜視図、図１３および図１４は、図１２に示される剛性向上手段の拡大図および断面図である。
【００７１】
素材金属板１９２の剛性を向上させる剛性向上手段は、素材金属板１９２の送り方向Ｔに関する剛性を向上させる長手剛性向上手段１７０のみから構成される形態に限定されない。例えば、実施の形態２に係る剛性向上手段は、長手剛性向上手段１７０に加えて、図１２に示されるように、隙間部１９５に配置され、幅方向Ｗに関する剛性を向上させる幅剛性向上手段１７５をさらに有する。これにより、製品予定部１９４に干渉することなく、幅方向Ｗに関しても素材金属板１９２の剛性を向上させることが可能である。
【００７２】
なお、実施の形態２に係る剛性向上手段成形部の金型は、押し出し加工金型が組み込まれており、剛性向上工程において、隙間部１９５に押し出し加工を施すことによって、幅剛性向上手段１７５が成形される。したがって、幅剛性向上手段１７５を連続的に成形することが容易である。
【００７３】
押し出し加工金型は、素材金属板１９２の載置面側に突出した凸状部位を成形し、凸状部位における送り方向Ｆの断面が、図１４に示されるハット状形状を有するように設定されており、幅剛性向上手段１７５は、図１３に示されるように、凸状部位から構成されており、単純な構造で具現化される。
【００７４】
次に、実施の形態２に係る変形例１〜３を順次説明する。
【００７５】
図１５は、実施の形態２に係る変形例１を説明するための断面図である。
【００７６】
幅剛性向上手段１７５は、押し出し加工を施すことによって成形する形態に限定されず、スリット加工を適用することも可能である。この場合、剛性向上手段成形部の金型は、スリット加工金型が組み込まれ、剛性向上工程において、隙間部１９５にスリット加工を施すことによって、幅剛性向上手段１７５が成形される。したがって、幅剛性向上手段１７５を連続的に成形することが容易である。
【００７７】
スリット加工金型は、コ状の切り込みを成形し、切り込みの内側を素材金属板１９２の載置面側に折り曲げることにより、素材金属板１９２の載置面側に傾斜して延長する部位が一側に配置されたスリットを成形するように設定されており、幅剛性向上手段１７５は、図１５に示されるように、前記スリットから構成されており、単純な構造で具現化される。
【００７８】
図１６は、実施の形態２に係る変形例２を説明するための断面図である。
【００７９】
スリット加工金型は、Ｈ状の切り込みを成形し、切り込みの両方の内側を素材金属板１９２の載置面側に折り曲げることにより、素材金属板１９２の載置面側に傾斜して延長する部位が両側に配置されたスリットを成形するように設定することも可能であり、この場合、変形例１に比較し、剛性を向上させることが可能である。
【００８０】
図１７は、実施の形態２に係る変形例３を説明するための斜視図である。
【００８１】
幅剛性向上手段１７５を、隙間部１９５の縁部１９６に配置し、長手剛性向上手段１７０と交差させることも可能である。この場合、送り方向Ｔおよび幅方向Ｗに関し、素材金属板１９２の剛性が効率的に向上する。
【００８２】
以上のように、実施の形態２においては、剛性向上手段が、長手剛性向上手段に加えて、隙間部に配置される幅剛性向上手段を有するため、製品予定部に干渉することなく、幅方向に関し、素材金属板の剛性を向上させることが可能である。
【００８３】
隙間部にスリット加工を施すことによって、幅剛性向上手段を成形する場合、幅剛性向上手段を連続的に成形することが容易である。また、幅剛性向上手段は、単純な構造を有するスリット（素材金属板の載置面側に傾斜して延長する部位が一側に配置されたスリットや素材金属板の載置面側に傾斜して延長する部位が両側に配置されたスリット）によって具現化することが可能である。なお、傾斜して延長する部位が両側に配置されたスリットは、傾斜して延長する部位が一側に配置されたスリットに比較し、幅方向に関し、素材金属板の剛性を向上させることが可能である。
【００８４】
スリット加工の代わりに押し出し加工を適用して幅剛性向上手段を成形する場合も、幅剛性向上手段を連続的に成形することが容易である。また、幅剛性向上手段は、単純な構造を有する凸状部位（素材金属板の載置面側に突出した凸状部位）によって具現化することが可能である。
【００８５】
幅剛性向上手段を隙間部の縁部に配置し、長手剛性向上手段と交差させる場合、送り方向および幅方向に関し、素材金属板の剛性が効率的に向上させることが可能である。
【００８６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、幅剛性向上手段と交差するように配置される長手剛性向上手段は、隙間部の縁部および製品予定部の縁部の両方に一体的に成形され、送り方向に沿って連続的に配置される形態に限定されない。
【符号の説明】
【００８７】
１０  燃料電池、
２０  膜電極接合体、
３０  高分子電解質膜、
３２，３３  触媒層、
３５，３６  ガス拡散層、
４０，４５  ガス流路、
５０，５５  セパレータ、
５２，５７  リブ部、
５３，５８  マニホールド穴、
１００  順送プレス装置、
１０５  アンコイラー、
１１０  たわみ防止部、
１１１  支持部、
１１２  矯正ローラー、
１２０  プレス部本体、
１３０  剛性向上手段成形部、
１４０  製品形状成形部、
１４２  外周輪郭成形部、
１４４  リブ部成形部、
１４６  マニホールド形成部、
１４８  トリム部、
１５０  フィーダー、
１５５  リコイラー、
１６０  制御部、
１７０  長手剛性向上手段、
１７５  幅剛性向上手段、
１９０  コイル材、
１９２  素材金属板、
１９３  外周輪郭、
１９４  製品予定部、
１９５  隙間部、
１９６  縁部、
１９８  開口部（打抜き穴）、
Ｔ  送り方向、
Ｗ  幅方向。
【図１】
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【図２】
2014078336.tif 000004
【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】
2014078336.tif 000009
【図８】
2014078336.tif 000010
【図９】
2014078336.tif 000011
【図１０】
2014078336.tif 000012
【図１１】
2014078336.tif 000013
【図１２】
2014078336.tif 000014
【図１３】
2014078336.tif 000015
【図１４】
2014078336.tif 000016
【図１５】
2014078336.tif 000017
【図１６】
2014078336.tif 000018
【図１７】
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