(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池セルを構成する金属板の加工を効率良く行うことができる製造方法を提供する。【解決手段】板状の薄膜電極組成体１０と、薄膜電極組成体１０の両側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａが絶縁シート１１，１２を間に介在させた状態でカシメ封止される燃料電池セルの製造方法において、第１金属板４もしくは第２金属板５を製作するため、ロールに巻き取られた所定幅を有する長尺状金属板を順送金型設備に向けて引き出して搬送する搬送工程と、長尺状金属板に燃料ガス用の流路溝９を形成する工程と、長尺状金属板に薄膜電極組成体１０を収容するための凹部５を形成する工程と、長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第１金属板５を形成する工程とを順送金型設備により連続的に行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の薄膜電極組成体と、この薄膜電極組成体の両側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でプレス曲げ加工により封止される燃料電池セルの製造方法において、
第１金属板もしくは第２金属板を製作するため、所定幅を有する長尺状金属板を順送金型設備に向けて搬送する搬送工程と、
長尺状金属板に燃料ガス用の流路を形成する工程と、
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する工程と、
長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第１金属板を形成する工程とを前記順送金型設備により連続的に行うことを特徴とする燃料電池セルの製造方法。
【請求項２】
長尺状金属板に空気を取り込むための穴を形成する工程と、
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する工程と、
長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第２金属板を形成する工程とを前記順送金型設備により連続的に行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セルの製造方法。
【請求項３】
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する前記工程で使用される金型は、第１金属板と第２金属板とで共通の金型が使用されることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池セルの製造方法。
【請求項４】
前記第１金属板を製造するに際し、
流路を形成する前記工程と、凹部を形成する前記工程との間に、
前記流路の両端部に、ガス供給パイプ取り付け用のブースを結合するための穴と、ガス排出パイプ取り付け用のブースを結合するための穴を形成する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池セルの製造方法。
【請求項５】
前記流路を形成する工程は、複数回に分けて行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池セルの製造方法。
【請求項６】
前記長尺状金属板には、加工位置決め用の孔が順送金型設備の金型配列間隔に対応した所定間隔ごとに予め形成されていると共に、前記絶縁層を構成する絶縁シートが同じ所定間隔ごとに予め付着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池セルの製造方法。
【請求項７】
前記絶縁シートは、前記周縁領域に対応したリング状に形成され、前記位置決め用の孔を基準として付着されていることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池セルの製造方法。
【請求項８】
第１金属板形成用の長尺状金属板と、第２金属板形成用の長尺状金属板の両方に絶縁シートが予め付着されており、収容される薄膜電極組成体の周縁領域が、第１金属板側の絶縁シートと第２金属板側の絶縁シートで挟持されるような位置に、絶縁シートが予め付着されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の燃料電池セルの製造方法。
【請求項９】
板状の薄膜電極組成体と、この薄膜電極組成体の両側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でプレス曲げ加工により封止される燃料電池セルの製造設備において、
第１金属板もしくは第２金属板を製作するため、所定幅を有する長尺状金属板を搬送しつつ、順次所定の加工を行う順送金型設備を備え、この順送金型設備は、
長尺状金属板に燃料ガス用の流路を形成する金型と、
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する金型と、
長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第１金属板を形成する金型とを備えたことを特徴とする燃料電池セルの製造設備。
【請求項１０】
長尺状金属板に空気を取り込むための穴を形成する金型と、
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する金型と、
長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第２金属板を形成する金型とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の燃料電池セルの製造設備。
【請求項１１】
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する前記工程で使用される金型は、第１金属板と第２金属板とで共通の金型が使用されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池セルの製造設備。
【請求項１２】
順送金型設備を構成する各金型の作動を制御する金型制御部を備え、この金型制御部は、第１金属板を加工する際に、第２金属板の加工のみに使用する金型を不作動にし、第２金属板を加工する際に、第１金属板の加工のみに使用する金型を不作動にすることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の燃料電池セルの製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の薄膜電極組成体と、この薄膜電極組成体の両側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でプレス曲げ加工により封止される燃料電池セルの製造方法及び製造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー電解質のような固体高分子電解質を使用した高分子型燃料電池は、高いエネルギー変換効率を持ち、薄型小型・軽量であることから、家庭用コージェネレーションシステムや自動車向けに開発が活発化している。かかる燃料電池の従来技術の構造として、図２１に示すものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
即ち、図２１に示すように、固体高分子電解質膜１００を挟んでアノード１０１とカソード１０２とを配設する。さらに、ガスケット１０３を介して一対のセパレータ１０４により挟持して単位セル１０５を構成する。各々のセパレータ１０４にはガス流路溝が形成されており、アノード１０１との接触により、還元ガス（例えば、水素ガス）の流路が形成され、カソード１０２との接触により、酸化ガス（例えば、酸素ガス）の流路が形成される。各々のガスは、単位セル１０５内の各流路を流通しながら、アノード１０１又はカソード１０２の内部に担持された触媒の作用により電極反応（電極における化学反応）に供され、電流の発生とイオン伝導が生じる。
【０００４】
この単位セル１０５を多数個積層し、単位セル１０５どうしを電気的に直列に接続して燃料電池Ｎを構成し、電極１０６は、積層した両端の単位セル１０５から取り出すことができる。このような燃料電池Ｎは、クリーンかつ高効率という特徴から、種々の用途、特に、電気自動車用電源や家庭用分散型電源として注目されている。
【０００５】
一方、近年のＩＴ技術の活発化に伴い、携帯電話、ノートパソコン、デジカメなどモバイル機器が頻繁に使用される傾向があるが、これらの電源は、ほとんどリチウムイオン二次電池が用いられている。ところが、モバイル機器の高機能化に伴って消費電力がどんどん増大し、その電源用としてクリーンで高効率な燃料電池が注目されてきている。
【０００６】
しかしながら、図２１に示すような従来の構造では、構造に自由度が無いため、モバイル機器の電源として求められる薄型小型軽量化や形状の高自由度化に難があり、メンテナス性が悪いという問題もあった。また、燃料電池セル内で酸化還元ガスを相互に混合させないように供給し、かつ、密閉化することが難しく、これらの条件を満たしながら、燃料電池セルの大きさや重量を低減化することは困難であった。つまり、従来、セル部品をボルト及びナットの締結部品で相互結合して、セル部品に一定の圧力を加えていたため、シール性を確保する上で、各部材の剛性を高める必要性があり、どうしても薄型化、小型化、軽量化、自由な形状設計が困難であった。
【０００７】
かかる問題点に鑑みて、本願発明者らは、薄型化、小型化等に対応することができる燃料電池セルを発明し、出願を行ってきた（例えば、特願２００４−８２８８２）。その燃料電池セルの基本的な構成は、板状の薄膜電極組成体と、この薄膜電極組成体の両側に配置された一対の金属板（カソード側金属板及びアノード側金属板）とを備え、これら金属板の周縁が絶縁層を間に介在させた状態でカシメにより封止されていることを特徴とするものである。また、薄膜電極組成体は、固体高分子電解質とその両側に配置される一対の電極板（アノード側及びカソード側）により構成される。金属板の周縁を電気的に絶縁した状態でカシメ（曲げプレス加工の１例）により封止しているため、両者の短絡を防止しながら、厚みをさほど増加させずに確実に燃料電池セルの封止を行うことができる。これによってメンテナンスも容易になり、しかも図１９に示す従来構造と比較してセル部材に剛性が要求されないため、各燃料電池セルを大幅に薄型化することができる。更に、固体高分子電解質や金属板を使用するため、自由な平面形状や屈曲が可能となり、小型軽量かつ自由な形状設計が可能となる。
【０００８】
【非特許文献１】日経メカニカル別冊「燃料電池開発最前線」発行日２００１年６月２９日、発行所：日経ＢＰ社、第３章ＰＥＦＣ、３．１原理と特徴ｐ４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の課題は、かかる構成を有する燃料電池セルの製造方法及び製造設備を提供することである。特に、燃料電池セルを構成する金属板の加工を効率良く行うことができる製造方法及び製造設備が要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明に係る燃料電池セルの製造方法は、
板状の薄膜電極組成体と、この薄膜電極組成体の両側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でプレス曲げ加工により封止される燃料電池セルの製造方法において、
第１金属板もしくは第２金属板を製作するため、所定幅を有する長尺状金属板を順送金型設備に向けて搬送する搬送工程と、
長尺状金属板に燃料ガス用の流路を形成する工程と、
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する工程と、
長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第１金属板を形成する工程とを前記順送金型設備により連続的に行うことを特徴とするものである。
【００１１】
この構成による燃料電池セルの製造方法の作用・効果を説明する。製造すべき燃料電池セルは、板状の薄膜電極組成体と、その両側に配置される一対の金属板（第１・第２金属板）を備えており、これら第１・第２金属板の周縁領域を絶縁層を介在させてカシメ等のプレス曲げ加工を行うことで周縁領域を封止することができる。また、この燃料電池セルは、板状の薄膜電極組成体をベースとして構成されるので、全体としても薄型に形成することができる。金属板の加工工程は、次のような順序で行われる。
【００１２】
第１金属板及び第２金属板を加工するための素材として、所定幅を有する長尺状金属板（例えば、ロールに巻き取られている状態で提供される）を使用し、長尺状金属板を順送金型設備に向けて搬送する。順送金型設備には、長尺状金属板の搬送経路に沿って種々の金型が配置されており、搬送されつつ所定の加工が施されていく。
【００１３】
最初に第１金属板の加工工程について制御する。まず、燃料ガスを流すための流路を形成する。次に、薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する。なお、流路を形成する工程と、凹部を形成する工程は逆にしても良い。最後に、外形を打ち抜くことで第１金属板を形成する。このように、連続的に第１金属板に対して所定の加工を施すことができ、効率よく第１金属板の製作を行うことができる。なお、本発明として、第１金属板の加工工程が上記工程のみに限定されるものではなく、更に別の加工工程が付加されていても良い。以上のように、燃料電池セルを構成する金属板の加工を効率良く行う製造方法を提供することができる。
【００１４】
本発明において、長尺状金属板に空気を取り込むための穴を形成する工程と、
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する工程と、
長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第２金属板を形成する工程とを前記順送金型設備により連続的に行うことが好ましい。
【００１５】
この構成による第２金属板の加工工程を説明する。まず、空気を取り込むための穴を形成する。次に、薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する。なお、穴を形成する工程と、凹部を形成する工程は逆にしても良い。最後に、外形を打ち抜くことで第２金属板を形成する。このように、連続的に第２金属板に対して所定の加工を施すことができ、効率よく第２金属板の製作を行うことができる。なお、本発明として、第２金属板の加工工程が上記工程のみに限定されるものではなく、更に別の加工工程が付加されていても良い。以上のように、燃料電池セルを構成する金属板の加工を効率良く行うことができる製造方法を提供することができる。
【００１６】
本発明において、長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する前記工程で使用される金型は、第１金属板と第２金属板とで共通の金型が使用されることが好ましい。
【００１７】
薄膜電極組成体を収容する凹部は、いずれの金属板にも必要な機能であり、共通の金型を使用することでコストを削減することができる。
【００１８】
本発明において、前記第１金属板を製造するに際し、
流路を形成する前記工程と、凹部を形成する前記工程との間に、
前記流路の両端部に、ガス供給パイプ取り付け用のブースを結合するための穴と、ガス排出パイプ取り付け用のブースを結合するための穴を形成する工程を有することが好ましい。
【００１９】
燃料ガス用の流路に燃料ガスを供給するためには、供給パイプと排出パイプを取り付ける必要があり、その取り付け用のブースを結合するための穴を形成する。かかるブースを金属板に結合することで、供給パイプや排出パイプの取り付けを容易に行うことができる。そして、この穴を形成するための金型を順送金型設備の中に設けることで、効率良く第１金属板を製造することができる。
【００２０】
本発明に係る前記流路を形成する工程は、複数回に分けて行われることが好ましい。
【００２１】
ガス流路を形成するために、所定の深さとなるように加工する必要があるが、流路の幅が小さくなる場合もある。従って、所望の形状を１回のプレス工程で行おうとするのは難しいので、複数回に分けて加工することで、所望の形状の流路を形成することができる。
【００２２】
本発明に係る前記長尺状金属板には、加工位置決め用の孔が順送金型設備の金型配列間隔に対応した所定間隔ごとに予め形成されていると共に、前記絶縁層を構成する絶縁シートが同じ所定間隔ごとに予め付着されていることが好ましい。
【００２３】
金属板を順送金型設備により加工する場合、加工基準となる位置決め用の孔が必要である。この孔を金型配列間隔に合わせて、予め形成しておく。また、第１金属板と第２金属板とをプレス曲げ加工により封止する場合に絶縁層を介在させる必要があるが、予め長尺状金属板に絶縁シートを前記所定間隔で付着させておくことで、絶縁層を間に介在させる工程を省くことができ、製造工程を簡素化することができる。なお、絶縁シートの付着は接着等の適宜の方法により、行うことができる。
【００２４】
本発明に係る前記絶縁シートは、前記周縁領域に対応したリング状に形成され、前記位置決め用の孔を基準として付着されていることが好ましい。
【００２５】
絶縁シートをリング状に形成しておくことで、封止部の形状に対応させることができる。また、位置決め用の孔を基準として付着するようにすることで、絶縁シートを所定間隔ごとに精度良く付着させることができ、金型加工により形成される形状とリング状の絶縁シートとの位置を正確に対応付けることができる。
【００２６】
本発明において、第１金属板形成用の長尺状金属板と、第２金属板形成用の長尺状金属板の両方に絶縁シートが予め付着されており、収容される薄膜電極組成体の周縁領域が、第１金属板側の絶縁シートと第２金属板側の絶縁シートで挟持されるような位置に、絶縁シートが予め付着されていることが好ましい。
【００２７】
絶縁シートを第１金属板と第２金属板の両方に付着させている構成であり、第１金属板と第２金属板の周縁領域をプレス曲げ加工で封止したときに絶縁性を確実に確保することができる。また、薄膜電極組成体の周縁領域が絶縁シートで挟持されており、薄膜電極組成体を確実に保持すると共に、燃料ガスのリーク等を防止することができる。
【００２８】
上記課題を解決するため本発明に係る燃料電池セルの製造設備は、板状の薄膜電極組成体と、この薄膜電極組成体の両側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でプレス曲げ加工により封止される燃料電池セルの製造設備において、
第１金属板もしくは第２金属板を製作するため、所定幅を有する長尺状金属板を搬送しつつ、順次所定の加工を行う順送金型設備を備え、この順送金型設備は、
長尺状金属板に燃料ガス用の流路を形成する金型と、
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する金型と、
長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第１金属板を形成する金型とを備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
かかる構成による作用・効果は既に述べたとおりであり、連続的に第１金属板に対して所定の加工を施すことができ、効率よく第１金属板の製作を行うことができる。なお、本発明として、第１金属板の加工工程が上記工程のみに限定されるものではなく、更に別の加工工程が付加されていても良い。以上のように、燃料電池セルを構成する金属板の加工を効率良く行うことができる製造設備を提供することができる。
【００３０】
本発明において、長尺状金属板に空気を取り込むための穴を形成する金型と、
長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する金型と、
長尺状金属板から外形を打ち抜くことで、第２金属板を形成する金型とを備えたことが好ましい。
【００３１】
この構成による作用・効果はすでに述べた通りであり、連続的に第２金属板に対して所定の加工を施すことができ、効率よく第２金属板の製作を行うことができる。なお、本発明として、第２金属板の加工工程が上記工程のみに限定されるものではなく、更に別の加工工程が付加されていても良い。以上のように、燃料電池セルを構成する金属板の加工を効率良く行うことができる製造設備を提供することができる。
【００３２】
本発明において、長尺状金属板に薄膜電極組成体を収容するための凹部を形成する前記工程で使用される金型は、第１金属板と第２金属板とで共通の金型が使用されることが好ましい。
【００３３】
かかる構成を採用することで、コストを削減することができる。
【００３４】
本発明において、順送金型設備を構成する各金型の作動を制御する金型制御部を備え、この金型制御部は、第１金属板を加工する際に、第２金属板の加工のみに使用する金型を不作動にし、第２金属板を加工する際に、第１金属板の加工のみに使用する金型を不作動にすることが好ましい。
【００３５】
かかる構成によれば、同じ順送金型設備の中に、第１金属板のみに使用する金型、第２金属板のみに使用する金型が存在する。第１金属板の製造を行うときは、第１金属板のみに使用する金型を作動させ、第２金属板のみに使用する金型を不作動にする。逆に、第２金属板の製造を行うときは、第２金属板のみに使用する金型を作動させ、第１金属板のみに使用する金型を不作動にする。これにより、共通の順送金型設備を用いて、第１金属板と第２金属板の両方を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明に係る燃料電池セルの製造方法及び製造設備の好適な実施形態を図面を用いて説明する。まず、製造対象となる燃料電池セルの構成を説明する。図１は、本発明の燃料電池セルのアノード側から見た外観斜視図であり、図２は同じくカソード側から見た外観斜視図である。図３は、図１，２に示す燃料電池セルの一例を示す組み立て斜視図であり、図４は、図１，２に示す燃料電池セルの縦断面図である。図５は、流路溝の形状を示す図である。
【００３７】
本発明の燃料電池セルは、各図に示すように、板状の固体高分子電解質１と、その固体高分子電解質１の一方側に配置されたカソード側電極板２と、他方側に配置されたアノード側電極板３とを備えるものである。更に、カソード側電極板２の外側にカソード側金属板４（第２金属板に相当）が配置され、アノード側電極板３の外側にアノード側金属板５（第１金属板に相当）が配置される。
【００３８】
各金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａは、固体高分子電解質１及び電極板２，３を収容した後に、カシメ（プレス曲げ加工に相当）により封止される。また、説明の便宜上、金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａ以外の領域を中央領域４ｂ，５ｂと称することにする。
【００３９】
固体高分子電解質１としては、従来の固体高分子膜型電池に用いられるものであれば何れでもよいが、化学的安定性及び導電性の点から、超強酸であるスルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体からなる陽イオン交換膜が好適に用いられる。このような陽イオン交換膜としては、ナフィオン（登録商標）が好適に用いられる。その他、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂からなる多孔質膜に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を含浸させたものや、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜や不織布に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を担持させたものでもよい。
【００４０】
固体高分子電解質１の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、イオン伝導機能、強度、ハンドリング性などを考慮すると、１０〜３００μｍが使用可能であるが、２５〜５０μｍが好ましい。
【００４１】
電極板２，３は、ガス拡散層としての機能を発揮して、燃料ガスや、酸化ガス及び水蒸気の供給・排出を行なうと同時に、集電の機能を発揮するものが使用できる。電極板２，３としては、同一又は異なるものが使用でき、その基材には電極触媒作用を有する触媒を担持させることが好ましい。触媒は、固体高分子電解質１と接する内面２ｂ，３ｂに少なくとも担持させるのが好ましい。
【００４２】
電極基材としては、例えば、カーボンペーパー、カーボン繊維不織布などの繊維質カーボン、導電性高分子繊維の集合体などの電導性多孔質材が使用できる。一般に、電極板２，３は、このような電導性多孔質材にフッ素樹脂等の撥水性物質を添加して作製されるものであって、触媒を担持させる場合、白金微粒子などの触媒とフッ素樹脂等の撥水性物質とを混合し、これに溶媒を混合して、ペースト状或いはインク状とした後、これを固体高分子電解質膜と対向すべき電極基材の片面に塗布して形成される。
【００４３】
一般に、電極板２，３や固体高分子電解質１は、燃料電池に供給される還元ガスと酸化ガスに応じた設計がなされる。本発明では、酸化ガスとして空気が用いられると共に、還元ガスとして水素ガスを用いるのが好ましい。また、還元ガスの代わりに、メタノールやジメチルエーテル等を用いることもできる。
【００４４】
例えば、水素ガスと空気を使用する場合、空気が自然供給される側のカソード側電極板２では、酸素と水素イオンの反応が生じて水が生成するため、かかる電極反応に応じた設計をするのが好ましい。特に、低作動温度、高電流密度及び高ガス利用率の運転条件では、特に水が生成する空気極において水蒸気の凝縮による電極多孔体の閉塞（フラッディング）現象が起こりやすい。したがって、長期にわたって燃料電池の安定な特性を得るためには、フラッディング現象が起こらないように電極の撥水性を確保することが有効である。
【００４５】
触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、ニッケル、鉄、銅、コバルト及びモリブデンから選ばれる少なくとも１種の金属か、又はその酸化物が使用でき、これらの触媒をカーボンブラック等に予め担持させたものも使用できる。
【００４６】
電極板２，３の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、電極反応、強度、ハンドリング性などを考慮すると、５０〜５００μｍが好ましい。電極板２，３と固体高分子電解質１とは、予め接着、融着等を行って積層一体化しておいてもよいが、単に積層配置されているだけでもよい。このような積層体は、薄膜電極組立体１０（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）として入手することもでき、これを使用してもよい。
【００４７】
カソード側電極板２の表面にはカソード側金属板４が配置され、アノード側電極板３の表面にはアノード側金属板５が配置される。アノード側金属板５には燃料の注入口５ｃ及び排出口５ｄが設けられ、更に本実施形態では、アノード側金属板５に流路溝９（図５参照）が設けられている。
【００４８】
カソード側金属板４には、空気中の酸素を供給するための多数の開口孔４ｃが設けられている。開口孔４ｃは、カソード側電極板２が露出可能であれば、その個数、形状、大きさ、形成位置などは何れでもよい。但し、空気中の酸素の供給効率と、カソード側電極板２からの集電効果などを考慮すると、開口孔４ｃの面積はカソード側電極板２の面積の１０〜５０％であるのが好ましく、特に２０〜４０％であるのが好ましい。カソード側金属板４の開口孔４ｃは、例えば規則的又はランダムに複数の円孔やスリット等を設けたり、または金属メッシュによって開口部を設けてもよい。
【００４９】
金属板４，５としては、電極反応に悪影響がないものであれば何れの金属も使用でき、例えばステンレス板、ニッケル、銅、銅合金などが挙げられる。但し、伸び、重量、弾性率、強度、耐腐食性、プレス加工性、エッチング加工性などの観点から、ステンレス板、ニッケルなどが好ましい。
【００５０】
アノード側金属板５に設けられる流路溝９は、電極板３との接触により水素ガス等の流路が形成できるものであれば何れの平面形状や断面形状でもよい。本実施形態では、注入口５ｃと排出口５ｄとを流路溝９により接続しており、その流路溝９は、金属板５の幅方向に沿って周期的に折り返すジグザグ状に形成されている。流路溝９は、幅が太い横方向の溝９ａと幅が細い縦方向の溝９ｂとで構成され、幅方向両側にある横溝９ａと横溝９ａとを３本の縦溝９ｂで接続しており、縦溝９ｂの１本が何らかの原因で封鎖されたとしても、残りの縦溝９ｂにより流路溝９が完全に封鎖されることを防止している。流路密度、燃料電池セル積層時の積層密度、屈曲性などを考慮して、種々の形態の流路溝９を採用することができ、図５の形態に限定されるものではない。
【００５１】
なお、このような金属板５の流路溝９の一部を電極板３の外面に形成してもよい。電極板３の外面に流路溝を形成する方法としては、加熱プレスや切削などの機械的な方法でもよいが、微細加工を好適に行う上で、レーザ照射によって溝加工を行うことが好ましい。レーザ照射を行う観点からも、電極板２，３の基材としては、繊維質カーボンの集合体が好ましい。
【００５２】
金属板５の流路溝９に連通する注入口５ｃ及び排出口５ｄは、それぞれ１個又は複数を形成することができる。なお、金属板４，５の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、強度、伸び、重量、弾性率、ハンドリング性などを考慮すると、０．１〜１ｍｍが好ましい。
【００５３】
金属板５に流路溝９を形成する方法としては、金属板に対してプレス加工（打ち出し加工）を行うことで形成することができる。すなわち、図３に示す金属板５において裏面側から打ち出し加工を行うことで、図４，５に示すように金属板５の裏面側に流路溝９を形成することができる。また、打ち出し加工により流路溝９を形成するので、図１に示すように金属板５の表面側には、流路溝９と同じ形状が表れる。流路溝９の断面形状は、略四角形、略台形、略半円形、Ｖ字形などが好ましい。
【００５４】
金属板４への開口孔４ｃの形成、金属板５への注入口５ｃ及び排出口５ｄの形成についても、プレス加工を利用して行われる。さらに、金属板４，５には、同じくプレス加工（打ち出し加工）を利用して、中央領域４ｂ，５ｂに凹部が形成される。この凹部は、図４に示すように、薄膜電極組成体１０を構成する電極板２，３を収容するための凹部である。従って、凹部の面積は、収容される電極板２，３の大きさに応じて加工される。
【００５５】
本発明では、金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａは、電気的に絶縁した状態でカシメにより封止されている。電気的な絶縁は、絶縁シート（絶縁層に相当）を用いて行うが、固体高分子電解質１の周縁部１ａを介在させることで行うこともできる。
【００５６】
カソード側金属板４には、図３に示すようにリング状（額縁状）の絶縁シート１１が周縁領域４ａに配置される。絶縁シート１１の外側の縁は金属板４の縁とほぼ同じ大きさに設定され、内側の縁は、多数の開口孔４ｃが形成される領域（あるいは、電極板２の大きさより少し大きなサイズ）よりも少し大きなサイズに設定される。
【００５７】
アノード側金属板５にも、図１に示すようにリング状（額縁状）の絶縁シート１２が周縁領域５ａの表裏両面に配置される。この表裏両面の絶縁シート１２のサイズは同じである。絶縁シート１２の外側の縁は金属板５の縁とほぼ同じ大きさに設定され、内側の縁は、電極板３よりも少し大きなサイズに設定される。
【００５８】
固体高分子電解質１は、電極板２，３の大きさよりも少し大きくなっており、図４に示すように、電極板２，３から露出した状態にある周縁領域１ａが、絶縁シート１１，１２により挟持されるように組み立てられる。
【００５９】
すなわち、本発明では、カシメを行う際、電極板２，３よりも外側の領域にある固体高分子電解質１の周縁領域１ａを絶縁シート１１，１２を介して、周縁領域４ａ，５ａにより挟持した状態とする。このような構造によると、電極板２，３の一方から他方へのガス等の流入を効果的に防止することができる。また、金属板５の表面側にも絶縁シート１２が設けられており、カシメ封止した際に、絶縁性能を確実に確保した状態で封止することができる。
【００６０】
絶縁シート１１，１２としては、シート状の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー、セラミックスなどが使用できるが、シール性を高める上で、樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましい。絶縁シート１１，１２は、金属板４，５を所定の形状に加工する前に、直接あるいは粘着剤を介して貼着したり、塗布したりして、予め金属板４，５に一体化しておくことができる。この点については、後述する。
【００６１】
カシメ構造としては、シール性や製造の容易性、厚み等の観点から図４に示すものが好ましい。つまり、一方のカソード側金属板４の周縁領域４ａを他方のアノード側金属板５の周縁領域５ａより大きくしておき、絶縁シート１１，１２を介在させつつ、カソード側金属板４の周縁領域４ａをアノード側金属板５の周縁領域５ａを挟圧するように折り返したカシメ構造が好ましい。このようなカシメ封止を行うための製造方法及び製造設備については、後で詳細に説明する。
【００６２】
燃料電池を構成する場合、図１，２に示すような燃料電池セルを１個又は複数個使用することができるが、固体高分子電解質１、一対の電極板２，３、及び一対の金属板４，５で単位セルを構成し、この単位セルを複数積層したり、同一面に配列して使用することも可能である。このようにすると、ボルト及びナットの締結部品で相互結合して、セル部品に一定の圧力を加えなくても、高出力の燃料電池を提供することができる。
【００６３】
燃料電池として使用の際、金属板５の燃料の注入口５ｃ及び排出口５ｄには、直接、燃料供給用のパイプを接合することも可能であるが、燃料電池の薄型化を行う上で、厚みが小さく、金属板５の表面に平行なパイプを有するジョイント機構を設けるのが好ましい。
【００６４】
図１には、注入口５ｃにジョイント用のブース（金属製ピン）５ｅが金属板５に対して取り付けられている。この取り付けは、カシメや圧入により行うことができる。このピン５ｅに対して、金属パイプ１３を圧入して取り付けることができる。この金属パイプ１３に対して更に樹脂性パイプ１４挿入することで、ガス供給流路を形成することができる（図４参照）。排出口５ｄについても、同じ構成を採用している。
【００６５】
燃料電池セルを構成する部材である金属板４，５及び固体高分子電解質１は、矩形状に形成されているが、その四隅はＲ形状に形成されている。四隅にＲをつけることで後述するカシメ封止加工を行い易い形状にしている。
【００６６】
＜燃料電池セルの製造工程＞
次に、図１〜図５で説明した燃料電池セルの製造工程及び製造設備について説明する。図６は、燃料電池セルの製造工程の概略を示す図である。図6に示すように、カソード側金属板４を製造する工程、アノード側金属板５を製造する工程、薄膜電極組成体１０を製造する工程に分かれており、金属板４，５と薄膜電極組成体１が製造された後、これらを用いて燃料電池セルを組み立てる工程が行われる。
【００６７】
まず、カソード側金属板４とアノード側金属板５を製造するための順送金型設備の構成に付いて説明する。図７は、順送金型設備の構成を示す概念図である。この順送金型設備は、カソード側金属板４とアノード側金属板５の両方を加工することができ、そのため７つの金型が搬送経路に沿って配置されている。
【００６８】
各金属板４，５を加工するための原材料として、所定幅を有する長尺状金属板をロールに巻きつけた金属ロールを使用する。この金属ロールから長尺状金属板を引き出して順送金型設備に送り込み、必要な加工が施される。金属板４，５は、同じ幅の長尺状金属板が使用されるが、金属板４については、予め片面に絶縁シート１１が付着されているものを使用し、金属板５については、予め両面に絶縁シート１２が付着されているものを使用する。
【００６９】
図７に示す７つの金型は、所定間隔で配置されており、アノード側金属板５を製造する場合にのみ使用する金型（第１，２，３，６金型）と、カソード側金属板４を製造する場合にのみ使用する金型（第４，７金型）と、両金属板４，５に対して共通に使用できる金型（第５金型）とを有している。従って、カソード側金属板４の製造を行う場合、第１，２，３，６金型は不作動となるように制御し、アノード側金属板５の製造を行う場合、第４，７金型が不作動になるように制御する金型制御部が設けられる。
【００７０】
以上のように構成すれば、カソード側金属板４とアノード側金属板５とで別々の順送金型設備を設ける必要はないので、設備費を安価にすることができる。
【００７１】
次に、具体的な加工内容について説明する。図８は、カソード側金属板４を順送金型設備により加工していく様子を示す平面図、図９は、アノード側金属板５を順送金型設備により加工していく様子を示す平面図である。図１０は、カソード側金属板４を順送金型設備により加工していく様子を示す断面図、図１１は、アノード側金属板５を順送金型設備により加工していく様子を示す断面図である。
【００７２】
最初にカソード側金属板４を製造する工程を具体的に説明する。図８において、金属ロールから引き出された長尺状金属板５０は、所定幅を有すると共に、所定間隔ごとに位置決め用孔５０ａが幅方向両側に予め形成されている。また、絶縁シート１１も予め所定間隔ごとに貼り付けられている。絶縁シート１１を貼り付ける場合は、位置決め用孔５０ａを基準として貼り付けることができる。長尺状金属板５０は、図８の左側から右側へと搬送される。
【００７３】
図８に示すように、まず最初に多数の孔４ｃをプレス穴あけにより形成する（Ｓ１）。この段階での断面形状は図１０（ｂ）に示される。これは第４金型により行われる。次に、電極板２を収容するための凹部４ｇ打ち出し加工が行われる（Ｓ２）。この段階での断面形状は図１０（ｃ）に示される。これは第５金型により行われる。次に、金属板４の外形を打ち抜くための加工が行われる（Ｓ３）。この段階での断面形状は図１０（ｄ）に示される。これは第７金型により行われる。打ち抜き後の長さがＬ２で示される。
【００７４】
長尺状金属板５０の動きとしては、搬送方向に対して間歇的に移動し、金型による所定の加工が行われると、金型が配列されている所定間隔の分だけ搬送される。金型の動作としては、図８に示すＳ１，Ｓ２，Ｓ３の加工は同時に行われる。すなわち、搬送方向の下流側に行くほど加工が進んでいることになる。この点は、アノード側金属板５を加工する場合も同じである。
【００７５】
次にアノード側金属板５を製造する工程を具体的に説明する。図９において、金属ロールから引き出された長尺状金属板５１は、所定幅を有すると共に、所定間隔ごとに位置決め用孔５１ａが幅方向両側に予め形成されている。また、絶縁シート１２も予め所定間隔ごとに表裏両面に貼り付けられている。絶縁シート１２を貼り付ける場合は、位置決め用孔５１ａを基準として貼り付けることができる。
【００７６】
図９に示すように、まず最初に流路溝９の打ち出し加工（第１段階）を行う（Ｓ１１）。これは第１金型により行われる。この第１段階では、流路溝９は完全には形成されておらず、溝深さは浅い状態である。次に、流路溝９の第２段階の打ち出し加工を行う（Ｓ１２）。これにより、流路溝９の加工が完了する。この段階での断面形状は図１１（ｂ）に示される。次に、ブースを取り付ける孔（注入口５ｃ及び排出口５ｄ）を形成するためのプレス穴あけ加工を行う（Ｓ１３）。これは第３金型により行われる。
【００７７】
次に、電極板３を収容するための凹部５ｇ打ち出し加工が行われる（Ｓ１４）。この段階での断面形状は図１１（ｃ）に示される。これは第５金型により行われる。次に、金属板５の外形を打ち抜くための加工が行われる（Ｓ１５）。この段階での断面形状は図１１（ｄ）に示される。これは第６金型により行われる。打ち抜き後の長さがＬ１で示される。
【００７８】
図７に示すように、アノード側金属板５の外形を打ち抜きした後に、図４（ｂ）で示すようなブースを取り付ける加工を行う。ブース５ｅは、注入口５ｃと排出口５ｄにカシメにより結合することができる。
【００７９】
また、カソード側金属板４の外形を打ち抜き加工した後に、図１２に示すような周縁領域４ａを９０゜内側に立ち曲げるための絞り加工が行われる。図１２（ｂ）に絞り加工を行った後の斜視図を示すが、周縁領域４ａの全周に立ち曲げ部が形成される。このような立ち曲げ部を形成することで、カシメ封止加工を行いやすくすることができる。
【００８０】
＜金型構成＞
図１３は、燃料電池セルの組み立て工程に使用する金型設備を示す外観斜視図である。図１４は、金型の断面構成を示す概念図である。この金型の基本的構成は、以下説明する燃料電池セルの組み立て工程で使用する金型のいずれの場合にも適用可能である。加工内容の違いに応じて金型形状が異なることもあるが、基本的な金型構成は図１３，１４に示す構造とすることができる。
【００８１】
金型設備は、固定側ユニット２０と、可動側ユニット３０を備えている。固定側ユニット２０は、金型として第１下型２１と第２下型２２を備えている。第１下型２１には、付勢機構としてコイルスプリング２３が設けられており、第１下型２１を上方に向けて付勢する作用を行う。第１下型２１は、燃料電池セルのカソード側金属板４の中央領域４ｂを押圧作用する。第２下型２２は、第１下型２１を取り囲むように配置され、金属板４の周縁領域４ａに対するプレス加工を行う。第２下型２２は、平面視で略矩形の環状に形成されている。第２下型２２は、上下方向に調整可能な機構（第１調整機構２４に相当）を備えている。調整機構２４としては、例えば、ボルト・ナットを用いた機構により構成することができる。第１調整機構２４により第１下型２１の上面と第２下型２２の上面の相対的な高さ関係を調整することができる。具体的には、中央領域に位置する第１下型２１は周縁領域に位置する第２下型２２よりも凹んだ位置にあり、第２下型２２の第１下型２１に対する突出量ｈ１を調整することができる。
【００８２】
第２下型２２には、第２上型を上下方向にガイドするためのガイド軸を挿入するための孔２２ａが形成されている。
【００８３】
可動側ユニット３０は、金型として第１上型３１と第２上型３２を備えている。第２上型３２には、付勢機構としてコイルスプリング３３が設けられており、第２上型３２を下方に向けて付勢する作用を行う。第１上型３１は、燃料電池セルのアノード側金属板５の中央領域５ｂを押圧作用する。第２上型３２は、第１上型３１を取り囲むように配置され、金属板５の周縁領域５ａに対するプレス加工を行う。第２上型３２は、平面視で略矩形の環状に形成されている。第２上型３２は、上下方向に調整可能な機構（第２調整機構３４に相当）を備えている。調整機構３４としては、例えば、ボルト・ナットを用いた機構により構成することができる。第２調整機構３４により第１上型３１の下面と第２上型３２の下面の相対的な高さ関係を調整することができる。具体的には、第２上型３２の第１上型３１に対する突出量ｈ２を調整することができる。以上のような調整機構２４，３４を設けることで、プレス加工において、適切な押圧力を作用させることができる。
【００８４】
第２上型３２には、第２上型３２を上下方向にガイドするためのガイド軸を挿入するための孔３２ａが形成される。
【００８５】
図１４に示すように、操作部４０を操作することで、プレス加工を行うことができる。すなわち、操作部４０を操作することで可動側ユニット３０を下方に移動させる。固定側ユニット２０の側に設けられた当接部２６と、可動側ユニット３０の側に設けられた当接部３６とが当接するように構成され、両者の距離Ｙが可動側ユニット３０の移動ストロークに相当する。操作部４０は、手動で動かしても良いし、駆動機構により電動で動かしてもよい。
【００８６】
製造設備を用いたプレス加工の工程数は、後述するように大きく分けて４工程有している。下型２１，２２と上型３１，３２は、各工程に適した金型が夫々使用されるが、共通で使用できるものがあれば、共通で使用する。各工程において、金型の大きさや形状などは異なっているが、基本的な構成は図１４に示す通りである。
【００８７】
なお、プレス加工の種類であるが、打ち抜き加工、絞り加工などが含まれており、本発明として特定の種類の加工に限定されるものではない。
【００８８】
また、図１４にはプレス加工の対象としてのワークＷを模式的に図示しているが、ワークＷの形態はプレス加工の工程により異なるものである。
【００８９】
この金型により燃料電池セルを組み立てていくものであるが、順送金型設備においても使用できる金型構成であるため、その点について説明する。ここでは、金属板４，５に薄膜電極組成体１０の電極板２，３を収容するための凹部４ｇ，５ｇを形成する打ち出し加工（絞り加工）、外形の打ち抜き加工に使用した場合について説明する。
【００９０】
この絞り加工は、金属板４，５に１５０μｍの段差を形成するための加工である。図１０（ｃ）、図１１（ｃ）に夫々の金属板４，５に凹部４ｇ，５ｇが形成された状態が示されている。この絞り加工により、金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａと中央領域４ｂ，５ｂの境界に近い場所に段差４ｆ，５ｆが形成される。また、これに伴い、金属板４，５の内側には、凹部４ｇ，５ｇが形成される。
【００９１】
カソード側金属板４を絞り加工するための金型（第１・第２下型２１，２２と第１・第２上型３１，３２）と、アノード側金属板５を絞り加工するための金型は、同じ金型を使用することができる。なお、図１０，１１では、組み立てられる時の姿勢に合わせて図示しているが、実際に金型にセットされるときの姿勢（上下方向）は、図１１に示される金属板５の姿勢でセットされることになる。
【００９２】
絞り加工を行うとき、第２下型２２が上から下りてくると、金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａにまず当接する。その時点では、まだストッパー（当接部２６，３６）は当接していないので、第２上型３２はさらに下がろうとするが、第２下型２２は固定された状態であるので、物理的にこれ以上下がることはできず、スプリング３３が圧縮されていくことになる。
【００９３】
一方、中央領域４ｂ，５ｂに位置する第１上型３１は引き続いて下方に下がり、第１上型３１の下面が第２上型３２の下面よりも更に下がった状態でストッパーが当接して停止する。なお、ストッパーに停止するまでのストロークは、各工程ごとに設定されるものである。これにより、金属板４，５に対する絞り加工が行われ、段差（凹部４ｇ，５ｇ）が形成される。このときの段差寸法としては、例えば０．１５ｍｍ程度であり、収容される電極板２，３の厚みに対応した凹部４ｇ，５ｇが形成される。
【００９４】
金属板４，５の打ち抜き加工を行った結果は、図１０（ｄ）、図１１（ｄ）に示した通りである。アノード側金属板５の打ち抜き寸法とＬ１と、カソード側金属板４の打ち抜き寸法Ｌ２とでは、Ｌ２の方が大きくなっているため、打ち抜き工程で使用する金型はアノード側金属板５とカソード側金属板４とで異なる。後述するように、カシメ工程でカソード側金属板４の周縁領域４ａをカシメ封止するために、カシメ代が必要となるため、寸法が大きくなっている。この打ち抜き加工における金型の動きは、ストロークＹの量は異なって設定されるものの、基本的には、前述の絞り加工と同じ動きをする。
【００９５】
また、図１３，１４に示す金型は、図１２で説明した立ち曲げ部の絞り加工を行うときにも使用することができる。この絞り加工における金型の動きも、前述の絞り加工や打ち抜き加工で説明したのと基本的に同じである。
【００９６】
＜製造（燃料電池セルの組み立て）工程＞
次に、燃料電池セルを組み立てていくときの具体的な製造工程を説明する。まず、順送金型設備により製造された金属板４，５と薄膜電極組成体１０をセットする。この状態を図１６に示す。９０゜絞り加工された金属板４の中に、薄膜電極組成体１０（固体高分子電解質１の両面に電極板２，３が組み立てられたもの）がセットされる。薄膜電極組成体１０の電極板２が金属板４の凹部４ｇに収容され、電極板３が金属板５の凹部５ｇに収容される状態になる。一番上には、金属板５がセットされる。なお、第１上型３１には、金属板５にカシメ結合されているブース５ｅを逃げるための凹部３１ａと、流路溝９の形成に伴う金属板５の表面の突出部を逃げるための凹部３１ｂが設けられている。
【００９７】
図１６の状態にセットしてからカソード側金属板４の外形４５゜絞り加工を行う。この時に使用される第２上型３２は、図１６に示すように水平面に対して４５゜の傾斜面３２ｃを備えている。この傾斜面３２ｃを作用させることで、９０゜に立ち曲げられた周縁領域４ａを一旦４５゜に絞り加工する。この時の状態を図１５に示す。
【００９８】
操作部４０を操作することで、第１・第２上型３１，３２が下方に降りてくる。第２下型２２と第２上型３２が当接することで、周縁領域４ａが４５゜内側に曲げられる。第２上型３２が第２下型２２に当接した時点では、まだストッパー（当接部２６，３６）は当接していない状態である（図１４参照）。ストッパーの当接が行われるまでは、コイルスプリング３３の圧縮工程が進む。一方、第１上型３１のほうは、第２上型３２と第２下型２２が当接した時点では、燃料電池セルの金属板５よりも上方にあり、金属板５には接触していない。そして、ストッパーが当接した状態になると、これ以上第１上型３１は下には下がらず、図１７に示す状態で停止する。このとき、第１上型３１の下面３１ａが金属板５の上面を押圧（当接）している。これにより、燃料電池セルの中央領域４ｂ，５ｂが変形するのを抑制することができる。
【００９９】
なお、金属板４の下面と第１下型２１の上面とは、当接した状態にはなく、隙間が形成されている状態である。なお、プレスした状態での、第２下型２２の上面と第１上型３１の垂直方向の隙間寸法Δｈは、０．５ｍｍ程度に設定される。また、この場合の金属板４，５の厚みは０．３ｍｍである。固体高分子電解質１の厚みは、０．０２５ｍｍである。従って、隙間寸法Δｈは、カシメ封止される燃料電池セルの厚みとほぼ同じ厚みとなっている。これにより、無理な力を燃料電池セルに作用させることなく、効果的に部材の変形を規制することができる。
【０１００】
４５゜の角度の設定は、４５゜±５゜が好ましく、４５゜±１゜がより好ましい。５０゜を超えると０゜絞り加工を行う時に、うまく内側に立ち曲げ部が倒れない可能性がある。例えば、座屈のような現象が生じてうまくつぶれない可能性があり、カシメ封止の品質が低下し、ガスリークなどの問題が生じる。また、４０゜よりも小さいと、一度に４０゜よりも小さくする際にうまく内側に立ち曲げ部が倒れにくくなるので好ましくない。
【０１０１】
以上のように４５゜の絞り加工が行われた後、カソード側金属板４の外形０゜絞り加工を行う。これにより、カシメ加工が終了する。外形０゜絞り加工で使用する金型は、４５゜絞り加工とは異なる金型を使用し、図１８に示すように、プレス面３２ｄは水平面に形成される。前工程で４５゜に曲げられた周縁領域５ａを更に押さえ込んで内側に倒す形になる。これにより、周縁領域４ａは水平な状態に１８０゜折り曲げられた状態になる。これにより、周縁領域４ａ，５ａがカシメにより封止されたことになる。また、周縁領域４ａと周縁領域５ａの間には、絶縁層として絶縁シート１１，１２が介在しており、金属板４，５同士の短絡を防止した状態で封止される。
【０１０２】
図１７に示したのと同様に、第２下型２２と第２上型３２とが当接した後、ストッパー（当接部２６，３６）が当接するまでは、コイルスプリング３３の圧縮工程が持続される。また、ストッパーが当接した状態で、第１上型３１の下面の位置は、図１７と同様である。また、第１下型２１と金属板４の下面には隙間が開いた状態である。
【０１０３】
以上のようにカシメ封止が終了するが、更に安全を期すためリング押さえ加工を行う。この加工は、カシメ封止された周縁領域４ａ，５ａの少し内側の領域をプレスで押圧する工程であり、これにより、封止状態をより確実にすることができる。この時の状態を図１９に示す。また図２０は、使用される第１下型２１の形状を示す。第１上型３１も同様の金型形状を有する。夫々の金型には、リング状に形成された突起部２１ｔ，３１ｔを備えている。これら突起部２１ｔ，３１ｔを用いて図１９に示すように、周縁領域４ａ，５ａのすぐ内側をリング状に押える。これにより、よりカシメ封止を確実にすることができる。以上により図１，２に示すような燃料電池セルが完成する。
【０１０４】
以上説明したように、カシメ封止を行うための工程が行われる。特に、図１２で形成した９０゜の立ち曲げ部を内側に倒してつぶす場合に、一度に倒すのではなく、一旦４５゜に絞り加工した後に、０゜の絞り加工するようにしており、２段階でカシメ封止を行うようにしている。これを１段階で行おうとすると、立ち曲げ部がうまく倒れるかどうかの保証がなく、封止状態も悪くなるが、前述のように２段階で絞り加工を行うことで、確実に封止することができる。
【０１０５】
また、カシメ封止工程では金属板５の中央領域５ｂを第１上型３１に当接させることで、プレス加工を行う時に中央領域５ｂの変形を規制している。また、金属板４の中央領域４ａと第１下型２１の間は隙間が形成されるので、押圧力あるいは規制力は作用しない。これにより、中央領域４ａ，５ａに対して無理な力が作用するのを防止しつつ、中央領域４ｂ，５ｂの変形を効果的に防止することができる。
【０１０６】
＜別実施形態＞
燃料電池セルの構成は図１，２に示す構造のものに限定されるものではない。例えば、カソード側金属板４は空気を取り込むための開口孔４ｃを多数有する形状をしているが、カソード側金属板４をアノード側金属板５と同様の形状に形成してもよい。また、カソード側金属板４に形成する開口孔４ｃの大きさ、個数、形状等は適宜決めることができる。
【０１０７】
本実施形態では、アノード側金属板５に形成する流路溝９を２回に分けてプレス加工にしているが、１回もしくは３回以上の段階的加工により形成してもよい。
【０１０８】
本実施形態ではカシメ封止工程における金属板の絞り加工は、所定傾斜角度を４５゜に設定し、次に０゜絞り加工を行っている。すなわち、２段階でカシメ封止を行うが、これを３段階以上としてもよい。例えば、６０゜→３０゜→０゜に設定することができる。もちろん、この角度以外でも良い。また、４段階以上の多段階に設定してもよい。
【０１０９】
本実施形態の組立工程では、薄膜電極組成体１０の形に組み立てた後に、金型にセットするようにしているが、金型にセットする際に、カソード側電極板２、固体高分子電解質１、アノード側電極板３の順番に積層する形でセットしてもよい。
【０１１０】
本実施形態では、カソード側金属板４の周縁領域４ａを折り曲げてカシメ封止しているが、アノード側金属板５の周縁領域５ａを折り曲げてカシメ封止してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る燃料電池セルの構成を示す外観斜視図（アノード側）
【図２】本発明に係る燃料電池セルの構成を示す外観斜視図（カソード側）
【図３】本発明の燃料電池セルの一例を示す組み立て斜視図
【図４】本発明の燃料電池セルの一例を示す縦断面図
【図５】図３の燃料電池セルの流路溝を示す図
【図６】燃料電池セルの製造工程の概略を示す図
【図７】順送金型設備の構成を示す概念図
【図８】カソード側金属板の製造工程を示す平面図
【図９】アノード側金属板の製造工程を示す平面図
【図１０】カソード側金属板の製造工程を示す断面図
【図１１】アノード側金属板の製造工程を示す断面図
【図１２】カソード側金属板の周縁領域に立ち曲げ部の絞り加工を示す図
【図１３】金型の構成を示す外観斜視図
【図１４】金型の断面構成を示す概念図
【図１５】燃料電池セルの組立工程を示すフローチャート
【図１６】金属板と薄膜電極組成体を金型にセットした状態を示す断面図
【図１７】カソード側金属板の外形４５゜絞り加工を示す概念図
【図１８】カソード側金属板の外形０゜絞り加工を示す概念図
【図１９】リング押え加工を示す概念図
【図２０】リング押え加工を行う金型を示す図
【図２１】従来技術に係る燃料電池の構成を示す図
【符号の説明】
【０１１２】
１        固体高分子電解質
１ａ      周縁部
２        カソード側電極板
３        アノード側電極板
４        カソード側金属板（第２金属板）
４ａ      周縁領域
４ｂ      中央領域
５        アノード側金属板（第１金属板）
５ａ      周縁領域
５ｂ      中央領域
５ｃ      注入口
５ｄ      排出口
５ｅ      ブース
９        流路溝
１０      薄膜電極組成体
１１，１２      絶縁シート
５０，５１      長尺状金属板
５０ａ，５１ａ  位置決め用孔
【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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【図２０】
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【図２１】
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