(57)【要約】【課題】複数の燃料電池用セパレータの外周縁部同士を液密且つ効率的に接合することが可能なセパレータの接合方法及びその接合装置を提供する。【解決手段】第１セパレータ１６、第２セパレータ１８の各外周縁部を略垂直に折曲することで第１折曲部４２、第２折曲部４４を形成する。そして、第１セパレータ１６、第２セパレータ１８を、互いの冷却媒体流路面１６ｂ、１８ｂを重畳して冷却媒体流路２６を形成した状態で、第１挟持型３２、第２挟持型３４で挟持する。次に、第１折曲部４２、第２折曲部４４に形成された第１湾曲部４５、第２湾曲部４６を巻締め型３６のカール部形成部３７に倣って巻締め、これによって外周縁部にカール部を形成した後、さらに該カール部を圧潰する。【選択図】図２
2014096305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端面が、反応ガスを流通するための反応ガス流路が形成された反応ガス流路面であり、且つ前記一端面の裏面である他端面が、冷却媒体を流通するための冷却媒体流路が形成された冷却媒体流路面である第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部同士を接合するセパレータの接合方法であって、
前記第１燃料電池用セパレータの外周縁部に、前記冷却媒体流路面に対して略垂直に折曲された第１折曲部を設ける一方、前記第２燃料電池用セパレータの外周縁部に、前記反応ガス流路面に対して略垂直に折曲された第２折曲部を設ける工程と、
前記第１燃料電池用セパレータ及び前記第２燃料電池用セパレータの前記冷却媒体流路面同士を重畳し且つ前記第１折曲部に前記第２折曲部を重畳した状態で、前記反応ガス流路面同士を第１挟持型及び第２挟持型で挟持するとともに、前記第１挟持型及び前記第２挟持型から露呈して略鉛直に沿って延在する前記第１折曲部及び前記第２折曲部を巻締め型及び第１プレス型の間に配置する工程と、
前記第１挟持型、前記第２挟持型及び前記第１プレス型に対して前記巻締め型を相対的に移動させ、前記第１折曲部の端部よりも前記巻締め型に近接する前記第２折曲部の端部を前記巻締め型のカール部形成部に導入して、該第２折曲部の端部を、前記第１折曲部の端部を巻き込みながら前記カール部形成部の形状に倣う形状に湾曲成形することで、前記第１折曲部及び前記第２折曲部を巻締めてカール部を設ける工程と、
前記巻締め型を、平坦部を有する第２プレス型に交換し、前記カール部を前記第２プレス型の前記平坦部と前記第１プレス型で圧潰する工程と、
を有することを特徴とするセパレータの接合方法。
【請求項２】
請求項１記載の接合方法において、前記第１折曲部を、前記第２折曲部に比して短尺に設けることを特徴とするセパレータの接合方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の接合方法において、前記カール部を設ける前に、前記第１折曲部の端部及び前記第２折曲部の端部を予め湾曲させることを特徴とするセパレータの接合方法。
【請求項４】
一端面が、反応ガスを流通するための反応ガス流路が形成された反応ガス流路面であり、且つ前記一端面の裏面である他端面が、冷却媒体を流通するための冷却媒体流路が形成された冷却媒体流路面である第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部同士を接合するためのセパレータ接合装置であって、
前記第１燃料電池用セパレータは、その外周縁部に、前記冷却媒体流路面に対して略垂直に折曲された第１折曲部が設けられ、且つ前記第２燃料電池用セパレータは、その外周縁部に前記反応ガス流路面に対して略垂直に折曲された第２折曲部が設けられたものであり、
前記冷却媒体流路面同士が重畳され且つ前記第１折曲部に前記第２折曲部が重畳された状態の前記第１燃料電池用セパレータ及び前記第２燃料電池用セパレータ中、互いに重畳された前記冷却媒体流路面の裏面が載置される第１挟持型と、
重畳された前記冷却媒体流路面の裏面同士を、前記第１挟持型とともに挟持する第２挟持型と、
前記第１挟持型及び前記第２挟持型から露呈して略鉛直方向に沿って延在する前記第１折曲部の端部及び前記第２折曲部の端部を巻締めてカール部を設けるためのカール部形成部が形成された巻締め型と、
前記第１折曲部及び前記第２折曲部を間に挟んで前記巻締め型に対向する第１プレス型と、
平坦部を有するとともに、前記カール部を圧潰する際に前記巻締め型に交換されて用いられ、前記カール部を前記第１プレス型とともに前記平坦部で圧潰する第２プレス型と、
を備えることを特徴とするセパレータの接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の燃料電池用セパレータの外周縁部同士を接合するセパレータの接合方法及びその接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、固体高分子膜や酸化物イオン伝導体等からなる電解質と、該電解質の一端面に設けられたアノード電極及び他端面に設けられたカソード電極とを備えた電解質・電極構造体を有する。この種の燃料電池は、電解質・電極構造体を一組のセパレータによって挟持することで単位セルを構成し、該単位セル同士を複数重畳することで構成される。この際、単位セル同士の間、すなわち、互いに隣接したセパレータ同士の間に、燃料電池の温度を保持するための冷却媒体（例えば、冷却水）を流す場合がある。この場合、重畳したセパレータの外周縁部同士を液密に接合して、冷却媒体が漏洩すること等を防止する必要がある。
【０００３】
例えば特許文献１には、重畳したセパレータの外周縁部をシーム加工することによって、前記外周縁部同士を接合する方法が提案されている。すなわち、この接合方法では、先ず、重畳したセパレータの外周縁部の一辺に対して、長手方向の一端側から他端側にかけてローラを押し当てつつ回転移動させることで、重畳したセパレータの前記一辺をともに該セパレータの内側に向かって折曲する。この折曲加工を複数回繰り返すことによって、セパレータの外周縁部同士の前記一辺が接合される。残余の外周縁部についても同様に折曲加工を施すことによって、セパレータの外周縁部同士が全て接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４７１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の接合方法では、上記の通り、セパレータの外周縁部の一辺ごとに、且つ該一辺が接合されるまでに折曲する回数分、ローラを押し当てて折曲加工を施す必要がある。従って、セパレータの外周縁部全ての接合が完了するまでに煩雑な作業が必要となり、また、多大な時間を要してしまうという不具合がある。
【０００６】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、複数の燃料電池用セパレータの外周縁部同士を液密且つ効率的に接合することが可能なセパレータの接合方法及びその接合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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、一端面が、反応ガスを流通するための反応ガス流路が形成された反応ガス流路面であり、且つ前記一端面の裏面である他端面が、冷却媒体を流通するための冷却媒体流路が形成された冷却媒体流路面である第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部同士を接合するセパレータの接合方法であって、
前記第１燃料電池用セパレータの外周縁部に、前記冷却媒体流路面に対して略垂直に折曲された第１折曲部を設ける一方、前記第２燃料電池用セパレータの外周縁部に、前記反応ガス流路面に対して略垂直に折曲された第２折曲部を設ける工程と、
前記第１燃料電池用セパレータ及び前記第２燃料電池用セパレータの前記冷却媒体流路面同士を重畳し且つ前記第１折曲部に前記第２折曲部を重畳した状態で、前記反応ガス流路面同士を第１挟持型及び第２挟持型で挟持するとともに、前記第１挟持型及び前記第２挟持型から露呈して略鉛直に沿って延在する前記第１折曲部及び前記第２折曲部を巻締め型及び第１プレス型の間に配置する工程と、
前記第１挟持型、前記第２挟持型及び前記第１プレス型に対して前記巻締め型を相対的に移動させ、前記第１折曲部の端部よりも前記巻締め型に近接する前記第２折曲部の端部を前記巻締め型のカール部形成部に導入して、該第２折曲部の端部を、前記第１折曲部の端部を巻き込みながら前記カール部形成部の形状に倣う形状に湾曲成形することで、前記第１折曲部及び前記第２折曲部を巻締めてカール部を設ける工程と、
前記巻締め型を、平坦部を有する第２プレス型に交換し、前記カール部を前記第２プレス型の前記平坦部と前記第１プレス型で圧潰する工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
このセパレータの接合方法では、先ず、第１燃料電池用セパレータの外周縁部を冷却媒体流路面に対して略垂直に折曲することで第１折曲部を形成する。また、第２燃料電池用セパレータの外周縁部を反応ガス流路面に対して略垂直に折曲することで第２折曲部を形成する。これによって、第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの冷却媒体流路面同士を重畳すると、第１折曲部の内側に第２折曲部が重畳される。
【０００９】
このように重畳された冷却媒体流路面同士の各裏面側、すなわち反応ガス流路面同士を第１挟持型及び第２挟持型で挟持する。この際、第１挟持型及び第２挟持型の外周には、巻締め型と第１プレス型とが配置されている。これによって、第１挟持型及び第２挟持型から露呈する第１折曲部及び第２折曲部は、巻締め型と第１プレス型との間に配置される。
【００１０】
この巻締め型は、第１プレス型側臨むようにしてカール部形成部を有しているため、第１挟持型、第２挟持型及び第１プレス型を巻締め型に対して相対的に移動させることによって、第２折曲部の端部を前記カール部形成部に導入することができる。このようにカール部形成部に第２折曲部を導入していくにつれて、第２折曲部が内部に第１折曲部を巻き込みながら湾曲成形される。すなわち、第１折曲部及び第２折曲部を巻締めてカール部を形成することができる。
【００１１】
そして、カール部を形成した後、巻締め型を第２プレス型に交換して、第１プレス型と第２プレス型とを相対的に接近させる。これによって、第２プレス型と第１プレス型との間で前記カール部を圧潰する。このようにしてカール部を圧潰することで、第１燃料電池用セパレータと第２燃料電池用セパレータの外周縁部全体を同時に且つ液密性を有するように接合することができる。
【００１２】
すなわち、このセパレータの接合方法では、第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部全体を同時に巻締めてカール部を形成することができる。このため、例えば、第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部の一辺ごとに折曲加工を行うことによって前記外周縁部を接合するような場合に比して、容易に且つ短時間で効率的に前記外周縁部の全てを接合することができる。
【００１３】
また、上記の通り、巻締め型又は第２プレス型に対して、第１挟持型、第２挟持型及び第１プレス型を相対的に移動させる工程、いわゆるプレス加工と同様の工程によって前記外周縁部同士を接合することができる。このため、第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部の形状が比較的複雑であっても、簡便且つ効率的に接合することができる。
【００１４】
前記第１折曲部は、前記第２折曲部に比して短尺に設けられることが好ましい。この場合、巻締め型に対して、第１挟持型、第２挟持型及び第１プレス型を相対的に移動させることによって、第２折曲部を湾曲形成しつつ、その内部に第１折曲部を良好に巻き込むことができる。すなわち、第１折曲部及び第２折曲部を容易に且つ効率的に巻締めてカール部を形成することができる。このため、第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部同士を容易且つ効率的に接合することが可能となるとともに、接合の液密性を高めることができる。
【００１５】
前記カール部を設ける前に、前記第１折曲部の端部及び前記第２折曲部の端部を予め湾曲させることが好ましい。この場合、第２折曲部の端部を巻締め型のカール部形成部に円滑に導入して湾曲成形することができる。さらに、第１折曲部についても、第２折曲部の内部に円滑に巻き込んで湾曲成形することができる。従って、第１折曲部及び第２折曲部を良好に巻締めて効率的にカール部を形成することができるため、該カール部を圧潰することによって、外周縁部同士の接合を容易且つ効率的に行うこと、及び接合の液密性を高めることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、一端面が、反応ガスを流通するための反応ガス流路が形成された反応ガス流路面であり、且つ前記一端面の裏面である他端面が、冷却媒体を流通するための冷却媒体流路が形成された冷却媒体流路面である第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部同士を接合するためのセパレータ接合装置であって、
前記第１燃料電池用セパレータは、その外周縁部に、前記冷却媒体流路面に対して略垂直に折曲された第１折曲部が設けられ、且つ前記第２燃料電池用セパレータは、その外周縁部に前記反応ガス流路面に対して略垂直に折曲された第２折曲部が設けられたものであり、
前記冷却媒体流路面同士が重畳され且つ前記第１折曲部に前記第２折曲部が重畳された状態の前記第１燃料電池用セパレータ及び前記第２燃料電池用セパレータ中、互いに重畳された前記冷却媒体流路面の裏面が載置される第１挟持型と、
重畳された前記冷却媒体流路面の裏面同士を、前記第１挟持型とともに挟持する第２挟持型と、
前記第１挟持型及び前記第２挟持型から露呈して略鉛直方向に沿って延在する前記第１折曲部の端部及び前記第２折曲部の端部を巻締めてカール部を設けるためのカール部形成部が形成された巻締め型と、
前記第１折曲部及び前記第２折曲部を間に挟んで前記巻締め型に対向する第１プレス型と、
平坦部を有するとともに、前記カール部を圧潰する際に前記巻締め型に交換されて用いられ、前記カール部を前記第１プレス型とともに前記平坦部で圧潰する第２プレス型とを備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすることにより、第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部同士を液密且つ効率的に接合することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、複数個の燃料電池用セパレータの外周縁部を略垂直に折曲することで折曲部を形成し、この折曲部同士を互いに重畳した状態で巻締め型内に導入して前記折曲部の端部同士を巻締めることでカール部を形成し、さらに、このカール部を圧潰することで前記外周縁部同士を接合するようにしている。以上により、複数のセパレータの外周縁部同士を液密且つ効率的に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る接合方法によって接合した第１セパレータ及び第２セパレータを含む燃料電池の要部概略縦断面図である。
【図２】本実施形態に係る接合装置の第１挟持型と第２挟持型とで反応ガス流路面同士を挟持した状態を示す要部概略縦断面図である。
【図３】図２に示す接合装置のカール部形成部と第２折曲部の湾曲部とを接近させた状態を示す要部概略縦断面図である。
【図４】図２に示す接合装置によってカール部を形成した状態を示す要部概略縦断面図である。
【図５】図２に示す接合装置の巻締め型を第２プレス型に交換して、第１プレス型と第２プレス型とでカール部を圧潰した状態を示す要部概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るセパレータの接合方法及びその接合装置につき好適な実施形態を挙げ、添付の図１〜図５を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図２〜図５に示すように、本実施形態に係るセパレータの接合装置１０は、第１セパレータ（第１燃料電池用セパレータ）１６及び第２セパレータ（第２燃料電池用セパレータ）１８の外周縁部同士を接合するものである。これら燃料電池用セパレータ１６、１８は、図１に示す燃料電池１２を構成する。
【００２２】
先ず、燃料電池１２につき図１を参照して説明する。
【００２３】
この燃料電池１２においては、第１セパレータ１６、電解質・電極構造体２０ａ、中間セパレータ２２、電解質・電極構造体２０ｂ及び第２セパレータ１８によって、２組の単位セル１４ａ、１４ｂを含むユニット１５ａが構成される。すなわち、中間セパレータ２２は、単位セル１４ａの構成部材であると同時に、単位セル１４ｂの構成部材でもある。
【００２４】
そして、ユニット１５ａに対してユニット１５ｂ、１５ｃ等がさらに積層されることにより、スタックとしての燃料電池１２が構成されている。従って、ユニット１５ａの第１セパレータ１６には、図１における下方に位置するユニット１５ｂの第２セパレータ１８が隣接し、一方、第２セパレータ１８には、上方に位置するユニット１５ｃの第１セパレータ１６が隣接する。なお、ユニット１５ａ〜１５ｃの構成は同一である。
【００２５】
ユニット１５ａにつき説明すると、第１セパレータ１６には、電解質２８を有する電解質・電極構造体２０ａのアノード電極３０に対して接近又は離間を繰り返す波形状部が形成される。第１セパレータ１６の一方の面１６ａにおいて、アノード電極３０から離間した部分は、水素等の燃料ガスが流通する燃料ガス流路２４（反応ガス流路）である。また、面１６ｂにおいて、アノード電極３０に接近した部分は、隣接する第２セパレータ１８の面１８ａにおいてアノード電極３０から離間した部分（ユニット１５ｂのカソード電極３１に接近した部分）とともに、冷却媒体流路２６を形成する。
【００２６】
すなわち、第１セパレータ１６の面１６ａは反応ガス流路が形成された反応ガス流路面であり、一方、面１６ｂは、冷却媒体流路２６が形成された冷却媒体流路面である。
【００２７】
中間セパレータ２２にも同様に、電解質・電極構造体２０ａのカソード電極３１、電解質・電極構造体２０ｂのアノード電極３０に対して接近又は離間を繰り返す波形状部が形成される。中間セパレータ２２の一方の面２２ａにおいて、カソード電極３１から離間した部分は、空気等の酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路２５（反応ガス流路）である。また、該中間セパレータ２２の他方の面２２ｂにおいて、アノード電極３０から離間した部分は燃料ガス流路２４（反応ガス流路）である。すなわち、中間セパレータ２２の面２２ａ、２２ｂは双方とも、反応ガス流路が形成された反応ガス流路面である。
【００２８】
さらに、第２セパレータ１８には、電解質・電極構造体２０ｂのカソード電極３１に対して接近又は離間を繰り返す波形状部が形成される。第２セパレータ１８の一方の面１８ａにおいて、カソード電極３１から離間した部分は、空気等の酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路２５（反応ガス流路）である。また、面１６ｂにおいて、カソード電極３１に接近した部分は、隣接する第１セパレータ１６の面１６ａにおいてカソード電極３１から離間した部分（ユニット１５ｃのアノード電極３０に接近した部分）とともに、冷却媒体流路２６を形成する。
【００２９】
すなわち、第２セパレータ１８の面１８ａは反応ガス流路が形成された反応ガス流路面であり、一方、面１８ｂは、冷却媒体流路２６が形成された冷却媒体流路面である。
【００３０】
以上の構成において、ユニット１５ａ中の第１セパレータ１６の外周縁部は、ユニット１５ｂの第２セパレータ１８の外周縁部とともに巻締められて締結部６０を形成している。同様に、ユニット１５ａ中の第２セパレータ１８の外周縁部は、ユニット１５ｃの第１セパレータ１６の外周縁部とともに巻締められて締結部６０を形成している。
【００３１】
以上のように構成された燃料電池１２を運転する際、反応ガス流路面１６ａ、２２ｂに形成された燃料ガス流路２４に対して水素含有ガス（例えば、水素）等の燃料ガスが供給されるとともに、反応ガス流路面２２ａ、１８ａに形成された酸化剤ガス流路に対して酸素含有ガス等（例えば、空気）の酸化剤ガスが供給される。また、冷却媒体流路面１６ｂ、１８ｂに形成される冷却媒体流路２６に対し、純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。なお、図１においては、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体の各々を、Ｈ２、Ｏ２、Ｃで表している。
【００３２】
燃料ガス流路２４に供給された燃料ガスは、電解質・電極構造体２０ａ、２０ｂの各アノード電極３０に接触し、且つ酸化剤ガス流路２５に供給された酸化剤ガスは、電解質・電極構造体２０ａ、２０ｂのカソード電極３１に接触する。この接触に伴い、各単位セル１４ａ、１４ｂ（ユニット１５ａ〜１５ｃ）において電気化学反応（発電反応）が生起され、その結果、発電が行われる。
【００３３】
この間、冷却媒体流路２６に供給された冷却媒体は、電解質・電極構造体２０ａ、２０ｂ等を冷却して、上記の発電反応等によって燃料電池１２の温度が上昇することを抑制する。
【００３４】
ここで、互いに隣接して冷却媒体流路２６を形成する第１セパレータ１６と第２セパレータ１８の外周縁部同士は、上記したように巻締められて締結部６０とされている。このため、第１セパレータ１６と第２セパレータ１８は、互いの間が液密ないし気密に保たれるように接合されている。従って、第１セパレータ１６と第２セパレータ１８の間から冷却媒体が漏洩することが防止される。
【００３５】
図２に示す接合装置１０は、上記した締結部６０を設けることで第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の外周縁部同士を液密（ないし気密）に接合するものである。次に、この接合装置１０の構成につき説明する。
【００３６】
図２〜図５に示すように、接合装置１０は、第１挟持型３２と、第２挟持型３４と、巻締め型３６と、第１プレス型３８と、巻締め型３６（図２〜図４参照）に交換して用いられる第２プレス型４０（図５参照）とを有している。なお、図２中の４２、４４、４５、４６は、それぞれ、第１セパレータ１６の外周縁部を折曲して形成された第１折曲部、第２セパレータ１８の外周縁部を折曲して形成された第２折曲部、前記第１折曲部の端部を湾曲して形成された第１湾曲部、前記第２折曲部の端部を湾曲して形成された第２湾曲部を示すが、これらの詳細については後述する。
【００３７】
第１挟持型３２は、互いに重畳された第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の中、第１折曲部４２及び第２折曲部４４（すなわち、外周縁部）以外の部位を載置するためのものであり、図示しない装置本体に対し、コイルスプリング等の弾性部材を介して設置されている。すなわち、第１挟持型３２は、いわゆるフローティング状態である。
【００３８】
第１挟持型３２の上方に対向配置された第２挟持型３４は、互いに重畳された第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の所定の部位（第１折曲部４２及び第２折曲部４４以外の部位）を、第１挟持型３２とともに挟持する。この第２挟持型３４は、図示しない昇降機構（例えば、油圧シリンダ）の作用下に、第１挟持型３２に対して接近又は離間する方向に変位することが可能である。換言すれば、第２挟持型３４は、下降又は上昇可能に設けられている。
【００３９】
これら第１挟持型３２及び第２挟持型３４の外周には、巻締め型３６と第１プレス型３８とが配置されている。具体的には、第１挟持型３２の側面に沿って延在する第１折曲部４２及び第２折曲部４４の湾曲部４５、４６に対向する位置に巻締め型３６が配置されている。さらに、湾曲部４５、４６を介して巻締め型３６と対向する上方に第１プレス型３８が配置されている。
【００４０】
従って、第１折曲部４２及び第２折曲部４４は、巻締め型３６と第１プレス型３８との間に配置されることとなる。
【００４１】
巻締め型３６には、湾曲部４６に当接することによって、第１折曲部４２及び第２折曲部４４を巻締めてカール部４８（図４参照）を形成するためのカール部形成部３７が設けられている。
【００４２】
第１プレス型３８は、第２挟持型３４を昇降させる前記昇降機構とは別の図示しない昇降機構（例えば、油圧シリンダ）によって、巻締め型３６に対して接近又は離間する方向に変位することが可能である。すなわち、第１プレス型３８は、第２挟持型３４とは別個に下降又は上昇可能に設けられている。
【００４３】
この第１プレス型３８は、カール部形成部３７及び第１挟持型３２の側面との間に、カール部形成室５０を形成する。すなわち、巻締め型３６とともに、第１折曲部４２及び第２折曲部４４を巻締めてカール部４８を形成する。
【００４４】
第２プレス型４０（図５参照）には、カール部４８を収容するための凹部５２が陥没形成される。この凹部５２の底面は、平坦面である。後述するように、該凹部５２の底面は、カール部４８を第１プレス型３８とともに圧潰して締結部６０を形成するための平坦部である。
【００４５】
この第２プレス型４０は、上記したようにカール部４８が形成された後、巻締め型３６に交換されて配置される。
【００４６】
本実施形態に係る接合装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、本実施形態に係るセパレータの接合方法との関係で説明する。
【００４７】
接合装置１０によって第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の外周縁部同士を接合するに先んじて、各々の外周縁部を折曲することにより、第１折曲部４２、第２折曲部４４を設ける。ここで、第１折曲部４２、第２折曲部４４には、反応ガス流路（燃料ガス流路２４又は酸化剤ガス流路２５）ないし冷却媒体流路２６は含まれない。
【００４８】
すなわち、第１折曲部４２は、第１セパレータ１６の反応ガス流路面１６ａ及び冷却媒体流路面１６ｂよりも外方を略垂直に折曲することで形成される。なお、折曲は、冷却媒体流路面１６ｂが第１折曲部４２によって囲繞される方向に行う。
【００４９】
一方、第２折曲部４４は、第２セパレータ１８の反応ガス流路面１８ａ及び冷却媒体流路面１８ｂよりも外方を略垂直に折曲することで形成される。なお、折曲は、反応ガス流路面１８ａが第２折曲部４４によって囲繞される方向に行う。従って、冷却媒体流路面１８ｂは露呈する。
【００５０】
第１湾曲部４５、第２湾曲部４６は、これら第１折曲部４２及び第２折曲部４４の端部をそれぞれ湾曲させることによって形成される。
【００５１】
そして、このように第１折曲部４２及び第２折曲部４４を設けた第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の冷却媒体流路面１６ｂ、１８ｂ同士を重畳する。これによって、第１折曲部４２の内方に第２折曲部４４が配置される。
【００５２】
この状態の第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８を、反応ガス流路面１８ａが第１挟持型３２の上端面に臨み、且つ反応ガス流路面１６ａが第２挟持型３４に臨むようにして、第１挟持型３２に載置する。この際、互いに重畳された第１折曲部４２及び第２折曲部４４は、第１挟持型３２の側面を覆うようにして略垂下する。
【００５３】
以上のようにして反応ガス流路面１８ａ、１６ａの所定部位が第１挟持型３２に載置されると、第１折曲部４２及び第２折曲部４４、特に、第１湾曲部４５及び第２湾曲部４６は、巻締め型３６及び第１プレス型３８の間に配置する。
【００５４】
なお、第２セパレータ１８を第１挟持型３２に載置した後、この第２セパレータ１８を覆うようにして第１セパレータ１６を重畳するようにしてもよいことは勿論である。
【００５５】
ここで、図２から諒解されるように、第２湾曲部４６（第２折曲部４４の端部）は、第１湾曲部４５（第１折曲部４２の端部）から露呈して第２湾曲部４６（第２折曲部４４の端部）は、第１湾曲部４５（第１折曲部４２の端部）よりも巻締め型３６に近接する。このような状態は、第１折曲部４２を第２折曲部４４よりも短尺に設定することで容易に得られる。ただし、第１折曲部４２と第２折曲部４４が同一長さであっても、第２湾曲部４６が第１湾曲部４５よりも巻締め型３６に近接するようであれば特に差し支えはない。
【００５６】
次に、前記昇降機構の作用下に第２挟持型３４を下降する。その結果、第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の反応ガス流路面１６ａ、１８ａは、第１折曲部４２及び第２折曲部４４以外の部位が、第１挟持型３２と第２挟持型３４で挟持される。この状態が、図２に示されている。
【００５７】
第２挟持型３４の下降を続行すると、第１挟持型３２がフローティング状態であるので、該第１挟持型３２が第２挟持型３４に追従して下降する。このため、第１湾曲部４５、第２湾曲部４６が巻締め型３６のカール部形成部３７に対して接近する。その一方で、前記別の昇降機構の作用下に第１プレス型３８を下降する。
【００５８】
以上のような動作が営まれると、図３に示すように、先ず、カール部形成部３７に第２折曲部４４の第２湾曲部４６が導入される。これによって、第２湾曲部４６がカール部形成部３７の形状に倣ってさらに湾曲し始める。
【００５９】
第２挟持型３４の下降がさらに継続されると、第２湾曲部４６が第１湾曲部４５を巻き込みながら湾曲する。この際、図４に示すように、第１プレス型３８がカール部形成部３７を閉塞し、カール部形成部３７及び第１挟持型３２の側面との間に、カール部形成室５０を形成する。
【００６０】
カール部形成室５０内において、カール部形成部３７に当接することで湾曲した第２湾曲部４６の先端が第１プレス型３８に接触する。これによって、第２湾曲部４６が第１湾曲部４５を巻き込みながらさらに湾曲方向の内側に向かうように成形される。その結果、第１折曲部４２及び第２折曲部４４の一部が巻締められてカール部４８が形成される。
【００６１】
ここで、第１折曲部４２が第２折曲部４４に比して短尺に設けられる等して、第２湾曲部４６が第１湾曲部４５よりも巻締め型３６に近接している。このため、カール部形成部３７の形状に倣って第２湾曲部４６がさらに湾曲形成される際、その内部に第１湾曲部４５を良好に巻き込むことができる。
【００６２】
また、第１折曲部４２の端部及び第２折曲部４４の端部には、予め第１湾曲部４５、第２湾曲部４６が設けられている。このため、特に第２湾曲部４６を巻締め型３６のカール部形成部３７に円滑に導入して湾曲成形することができる。第１湾曲部４５についても同様に、第２湾曲部４６の内部に円滑に巻き込んで湾曲成形することができる。従って、第１折曲部４２及び第２折曲部４４を良好に巻締めて効率的にカール部４８を形成することができる。
【００６３】
以上のような理由から、第１折曲部４２及び第２折曲部４４を容易に且つ効率的に巻締めてカール部４８を形成することができる。
【００６４】
このようにしてカール部４８を形成した後、第１プレス型３８を一旦上昇させる。そして、次に、図５に示すように、巻締め型３６を第２プレス型４０に交換し、凹部５２にカール部４８を収容する。この状態で、第１プレス型３８を再度下降させる。
【００６５】
凹部５２の底面が平坦面であり、且つ第１プレス型３８の下端面も平坦面であるので、カール部４８が平坦となるように圧潰される。これにより、締結部６０が形成される。
【００６６】
以上によって、第１セパレータ１６と第２セパレータ１８の外周縁部同士を接合することができる。すなわち、このセパレータの接合方法では、第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の外周縁部全体を同時に巻締めてカール部４８を形成し、該カール部４８を圧潰して締結部６０とすることで、前記外周縁部全体を同時に且つ液密性（気密性）を有するように接合することができる。
【００６７】
このため、例えば、第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の外周縁部の一辺ごとに折曲加工を行うことによって前記外周縁部を接合するような場合に比して、容易に且つ短時間で効率的に前記外周縁部の全てを接合することができる。
【００６８】
また、上記の通り、巻締め型３６又は第２プレス型４０に対して、第１挟持型３２、第２挟持型３４及び第１プレス型３８を相対的に移動させる工程、いわゆるプレス加工と同様の工程によって前記外周縁部同士を接合することができる。このため、第１燃料電池用セパレータ及び第２燃料電池用セパレータの外周縁部の形状が比較的複雑であっても、簡便且つ効率的に接合することができる。その上、接合装置１０を簡素な構成とすることができる。
【００６９】
なお、上記のようにして接合された第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の外周縁部では、例えば何れかの箇所を切断することで、冷却媒体流路２６に冷却媒体を供給するための供給口を設けることができる。又は、第１セパレータ１６及び第２セパレータ１８の外周縁部の一部を意図的に巻締めず、ここに供給口を設けるようにしてもよい。
【００７０】
本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００７１】
例えば、上記の実施形態に係る接合装置１０について、図２〜図５の例示では、第１挟持型３２、巻締め型３６及び第２プレス型４０を下方に配置するとともに、第２挟持型３４及び第１プレス型３８を上方に配置するようにしているが、その逆に配置するようにしてもよい。また、巻締め型３６を移動させる構成とすることも可能である。
【００７２】
さらに、電解質２８は、例えば、固体高分子からなるものであってもよいし、酸化物イオン伝導体からなるものであってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…接合装置                            １２…燃料電池
１４ａ、１４ｂ…単位セル                  １５ａ〜１５ｃ…ユニット
１６…第１セパレータ
１６ａ、１８ａ、２２ａ、２２ｂ…反応ガス流路面
１６ｂ、１８ｂ…冷却媒体流路面            １８…第２セパレータ
２０ａ、２０ｂ…電解質・電極構造体        ２２…中間セパレータ
２４…燃料ガス流路                        ２５…酸化剤ガス流路
２６…冷却媒体流路                        ２８…電解質
３０…アノード電極                        ３１…カソード電極
３２…第１挟持型                          ３４…第２挟持型
３６…巻締め型                            ３７…カール部形成部
３８…第１プレス型                        ４０…第２プレス型
４２…第１折曲部                          ４４…第２折曲部
４５…第１湾曲部                          ４６…第２湾曲部
４８…カール部                            ５０…カール部形成室
５２…凹部                                ６０…締結部
【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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