(57)【要約】      （修正有）【課題】  良好なガスシール性を有する燃料電池用薄型セパレータを提供する。【解決手段】  電気導電性が不要である非導電部位３３，４１に、ガスバリア性被膜Ｃが選択的に配置されている。セパレータは黒鉛と樹脂を混合した粉末状の成形材料から形成される。セパレータは成形材料を加圧圧縮することで形成される。非導電部位は流路溝の凹状内面を含んでいる。ガスバリア性被膜は塗膜である。またはガスバリア性被膜は蒸着膜である。ガスバリア性被膜を形成したあと，電気電導性が必要な部位をガスバリア性被膜を除去することによりガスバリア性被膜を選択的に配置する。除去方法は機械加工、または噴射加工（ショットブラスト）である。【選択図】図４
2006147173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の単セルに適用されるセパレータであって、
電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜が選択的に配置されている
ことを特徴とするセパレータ。
【請求項２】
前記セパレータは、黒鉛と樹脂とを混合した粉末状の成形材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のセパレータ。
【請求項３】
前記セパレータは、前記成形材料を加圧圧縮することで形成される成形体からなることを特徴とする請求項２に記載のセパレータ。
【請求項４】
前記成形材料に含まれる樹脂は、熱硬化性樹脂であり、前記成形体に含まれる樹脂は、熱硬化していることを特徴とする請求項３に記載のセパレータ。
【請求項５】
発生した電気が流れる電気伝導面に形成される流路溝を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセパレータ。
【請求項６】
前記非導電部位は、前記流路溝の凹状内面を含んでいることを特徴とする請求項５に記載のセパレータ。
【請求項７】
前記非導電部位は、前記電気伝導面を取り囲んでいる側面を含んでいることを特徴とする請求項６に記載のセパレータ。
【請求項８】
前記ガスバリア性被膜は、塗膜であることを特徴とする請求１〜７のいずれか１項に記載のセパレータ。
【請求項９】
前記ガスバリア性被膜は、蒸着膜であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のセパレータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のセパレータが適用される単セルの積重ね体を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項１１】
燃料電池の単セルに適用されるセパレータに対応する形状を有する成形体を形成し、
前記成形体において電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜を選択的に配置する
ことを特徴とするセパレータの製造方法。
【請求項１２】
前記成形体は、黒鉛と樹脂とを混合した粉末状の成形材料から形成されることを特徴とする請求項１１に記載のセパレータの製造方法。
【請求項１３】
前記成形体は、前記成形材料を加圧圧縮することで、形成されることを特徴とする請求項１２に記載のセパレータの製造方法
【請求項１４】
前記成形材料に含まれる樹脂は、熱硬化性樹脂であり、前記加圧圧縮の際に、前記成形材料を、前記樹脂の熱硬化温度以上に加熱することを特徴とする請求項１３に記載のセパレータの製造方法。
【請求項１５】
前記成形体は、発生した電気が流れる電気伝導面に形成される流路溝を有することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項１６】
前記非導電部位は、前記成形体の流路溝の凹状内面を含んでいることを特徴とする請求項１５に記載のセパレータの製造方法。
【請求項１７】
前記非導電部位は、前記成形体の電気伝導面を取り囲んでいる側面を含んでいることを特徴とする請求項１６に記載のセパレータの製造方法。
【請求項１８】
前記ガスバリア性被膜を形成した後で、前記成形体において電気導電性が必要である導電部位に形成されたガスバリア性被膜を、除去することによって、ガスバリア性被膜を選択的に配置することを特徴とする請求項１７に記載のセパレータの製造方法。
【請求項１９】
機械加工によって、前記導電部位に形成されたガスバリア性被膜を除去することを特徴とする請求項１８に記載のセパレータの製造方法。
【請求項２０】
噴射加工によって、前記導電部位に形成されたガスバリア性被膜を除去することを特徴とする請求項１８に記載のセパレータの製造方法。
【請求項２１】
前記噴射加工は、ショットブラストであることを特徴とする請求項２０に記載のセパレータの製造方法。
【請求項２２】
前記ガスバリア性被膜を形成する前に、前記成形体において電気導電性が必要である導電部位にマスキング材を配置することによって、ガスバリア性被膜を選択的に配置することを特徴とする請求項１７に記載のセパレータの製造方法。
【請求項２３】
前記導電部位は、前記成形体の流路溝の間に形成される凸部の頂面を含んでいることを特徴とする請求項１８〜２２のいずれか１項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項２４】
前記ガスバリア性被膜は、塗装によって形成されることを特徴とする請求項１１〜２３のいずれか１項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項２５】
前記ガスバリア性被膜は、蒸着によって形成されることを特徴とする請求項１１〜２３のいずれか１項に記載のセパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セパレータ、燃料電池用セパレータの製造方法、および燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の単セルは、燃料ガスと酸化剤ガス等とを分離するためのセパレータを有する。セパレータは、燃料ガスや酸化剤ガス等を流通させるための流路溝を有し、粉末状あるいはシート状の成形材料をプレス成形することで製造される（例えば、特許文献１および２参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２７７１２７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、セパレータは、燃料ガスおよび酸化剤ガスの透過を抑制し、ガスシール性を確保するために、少なくとも０．５〜１．０ｍｍ程度の厚みを有することが必要であり、薄肉化することが困難である問題を有する。そのため、セル構造を薄型化し、燃料電池の性能（出力密度）を向上させることは、容易ではない。
【０００４】
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、良好なガスシール性を有する燃料電池用薄型セパレータ、当該薄型セパレータの製造方法および良好な性能を有する薄型燃料電池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】
【０００５】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
燃料電池の単セルに適用されるセパレータであって、
電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜が選択的に配置されている
ことを特徴とするセパレータである。
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１０に記載の発明は、
請求項１〜９のいずれか１項に記載のセパレータが適用される単セルの積重ね体を有することを特徴とする燃料電池である。
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１１に記載の発明は、
燃料電池の単セルに適用されるセパレータに対応する形状を有する成形体を形成し、
前記成形体において電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜を選択的に配置する
ことを特徴とするセパレータの製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明は、以下の効果を奏する。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、ガスバリア性被膜は、非導電部位に選択的に配置されているため、発生した電気の伝導を阻害することなく、燃料ガスおよび酸化剤ガスの透過を抑制する。そのため、薄肉化することでセパレータを薄型化した場合であっても、ガスシール性を確保することが可能である。したがって、良好なガスシール性を有する燃料電池用薄型セパレータを提供することができる。
【００１０】
請求項１０に記載の発明によれば、燃料電池の有する単セルの積重ね体を構成する単セルに、良好なガスシール性を有する薄型セパレータを適用することが可能である。そのため、セル構造を薄型化した場合であっても、燃料電池の性能（出力密度）を低下させる燃料ガスおよび酸化剤ガスの透過を、抑制することが可能である。したがって、良好な性能を有する薄型燃料電池を提供することができる。
【００１１】
請求項１１に記載の発明によれば、ガスバリア性被膜は、非導電部位に選択的に配置されるため、発生した電気の伝導を阻害することなく、燃料ガスおよび酸化剤ガスの透過を抑制することができる。そのため、薄肉化することでセパレータを薄型化した場合であっても、ガスシール性を確保することが可能である。したがって、良好なガスシール性を有する燃料電池用薄型セパレータの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。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図、図２は、図１に示される第１および第２セパレータを説明するための平面図、図３は、第１セパレータを説明するための断面図、図４は、第２セパレータを説明するための断面図である。
【００１３】
実施の形態１に係る燃料電池は、単セルを多数積層してなる積重ね体の形態で、例えば、自動車の駆動源として使用される。単セルは、水の電気分解の逆の原理を利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気を得ることができる電池であり、固体高分子電解質膜５０、ガス拡散層６０，６５、セパレータ（第１および第２セパレータ）１０，３０を有する。
【００１４】
ガス拡散層６０，６５は、フレーム６２，６７に支持され、固体高分子電解質膜５０の両面に配置される。第１セパレータ１０および第２セパレータ３０は、樹脂と導電性粉末である黒鉛とを混合した粉末状の成形材料を加圧圧縮することで形成される成形体であり、密閉部材７０，７２を介して、ガス拡散層６０，６５の外面に配置される。樹脂は、熱硬化性樹脂であり、成形体に含まれる樹脂は、熱硬化している。
【００１５】
第１セパレータ１０は、発生した電気が流れる電気伝導面である上部面１１および下部面１６と、上部面１１および下部面１６を取り囲んでいる側面２１とを有する。上部面１１は、隣接する単セルの第２セパレータ３０と相対し、かつ冷却水を流通させるための流路溝１３が形成されている。第１セパレータ１０と隣接する単セルの第２セパレータ３０との間には、密閉部材７４が配置されている。下部面１６は、ガス拡散層６０と相対し、酸化剤ガス（空気）を流通させるための流路溝１８が形成されている。
【００１６】
第２セパレータ３０は、発生した電気が流れる電気伝導面である上部面３１および下部面３６と、上部面３１および下部面３６を取り囲んでいる側面４１とを有する。上部面３１は、燃料ガス（水素）を流通させるための流路溝３３が形成されている。下部面３６は、略平坦であり、隣接する単セルの第１セパレータ１０と相対している。
【００１７】
第１セパレータ１０および第２セパレータ３０は、電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜Ｃが配置されている。流路溝１３，１８，３３の間に形成される凸部の頂面１２，１４，１７，１９，３２，３４は、電気導電性が必要である導電部位である。一方、非導電部位は、第１セパレータ１０および第２セパレータ３０の側面２１，４１および流路溝１３，１８，３３の凹状内面である。
【００１８】
以上のように、ガスバリア性被膜は、非導電部位に選択的に配置されているため、発生した電気の伝導を阻害することなく、燃料ガスおよび酸化剤ガスの透過を抑制する。そのため、例えば、０．２ｍｍ程度まで薄肉化することで、セパレータを薄型化した場合であっても、ガスシール性を確保することが可能である。
【００１９】
また、燃料電池の有する単セルの積重ね体を構成する単セルに、上記薄型セパレータを適用する場合、セル構造を薄型化した場合であっても、燃料電池の性能（出力密度）を低下させる燃料ガスおよび酸化剤ガスの透過を、抑制することが可能となる。
【００２０】
なお、成形材料に含まれる黒鉛は、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛を適用することが可能である。成形材料に含まれる熱硬化性樹脂は、経済性、作業性、成形性、物性（耐酸性、耐熱性、流体不透過性）などに優れているフェノール樹脂が好ましいが、メラミン樹脂やポリアミド樹脂などの熱硬化性樹脂を適用することも可能である。また、成形材料に含まれる熱硬化性樹脂は、小径であることが好ましく、これにより、反応速度が上昇し、かつ黒鉛間の空間が小さくなることで、得られるセパレータの強度を向上させることが可能である。
【００２１】
流路溝１３，１８，３３の形状および配置は、図２の構成に限定されず、ガスの拡散性、圧力損失、生成水の排出性、冷却性能等を考慮し、適宜設定される。また、密閉部材７０，７２，７４は、酸化剤ガスおよび燃料ガスの漏出を抑制するために配置されており、例えば、ガスケットや接着シールによって構成することが可能である。
【００２２】
次に、セパレータの製造方法を説明する。
【００２３】
セパレータの製造方法は、成形材料から、セパレータに対応する形状を有する成形体を形成するための成形体形成工程と、成形体において電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜を選択的に配置するための被膜配置工程とを有する。
【００２４】
図５は、第２セパレータの製造方法に係る成形体形成工程に適用される成形装置を説明するための断面図である。
【００２５】
成形装置１００は、上型１１０および下型１１５と、押圧装置１２０と、加熱装置１３０，１３５と、冷却装置１４０，１４５とを有する。
【００２６】
上型１１０は、下型１１５に対して近接離間可能に配置され、第２セパレータ３０の上部面３１に対応するキャビティ面１１１を有する。キャビティ面１１１は、上部面３１の流路溝３３および頂面３２，３４と位置合わされた凸部１１３および凹部１１２，１１４を有する。下型１１５は、固定式に配置され、第２セパレータ３０の下部面３６に対応する略平坦なキャビティ面１１６を有し、成形材料が配置される。
【００２７】
押圧装置１２０は、例えば、油圧シリンダ装置を有し、上型１１０と下型１１５を型締めするために使用される。
【００２８】
加熱装置１３０，１３５は、通常はヒータを用いて、一定温度に加熱するのであるが、この例では、上型１１０および下型１１５の内部に配置される通路からなり、加熱流体（熱媒）が導入される。加熱装置１３０，１３５は、成形材料を加圧圧縮する際に、上型１１０および下型１１５を加熱し、熱硬化性樹脂の熱硬化温度以上に、成形材料を昇温させて、温間圧縮成形するために使用される。加熱流体は、熱容量が大きく、加熱性能が良好であるため、急速加熱することが可能である。加熱流体は、特に限定されないが、コストや取扱い性を考慮し、高温の油が好ましい。
【００２９】
加熱装置１３０，１３５は、例えば、上型１１０あるいは下型１１５の一方のみに配置することも可能である。また、加熱装置１３０，１３５は、加熱流体を利用する形態に限定されず、電磁誘導加熱や超音波加熱等を適宜適用することも可能である。電磁誘導加熱および超音波加熱は、加熱流体の場合と同様に、急速加熱の観点から好ましい。さらに、電磁誘導加熱は、成形材料に含まれる黒鉛を直接加熱する機能を有する点においても好ましい。例えば、加熱装置として電磁誘導加熱を適用する場合、電磁誘導コイルは、下型１１５のキャビティ面１１６の近傍かつ周囲に螺旋状に巻いて、配置することが可能である。
【００３０】
冷却装置１４０，１４５は、上型１１０および下型１１５の内部に配置される通路からなり、冷却流体（冷媒）が導入される。冷却装置１４０，１４５は、熱硬化の完了後において、上型１１０および下型１１５を急速に冷却することで、成形体の温度を降下させ、成形体を迅速に取り出すために使用される。冷却流体は、特に限定されないが、コストや取扱い性を考慮し、低温の水が好ましい。
【００３１】
冷却装置１４０，１４５は、例えば、上型１１０あるいは下型１１５の一方のみに配置することも可能である。また、冷却装置１４０，１４５は、冷却流体を利用する形態に限定されず、例えば、冷却ファンを適用することも可能である。冷却装置１４０，１４５は、設備コストやサイクルタイム（生産性）を考慮し、適宜省略して、型外で冷却してもよい。
【００３２】
次に、成形体形成工程を詳述する。図６は、成形体形成工程における成形材料の充填開始を説明するための断面図、図７は、図６に続く、成形材料の充填完了を説明するための断面図、図８は、図７に続く、擦切りを説明するための断面図、図９は、図８に続く、型締めを説明するための断面図、図１０は、図９に続く、温間圧縮成形を説明するための断面図である。
【００３３】
例えば、成形材料ＰＭを保持している容器（不図示）と連結しているノズル１０５を、待機位置から移動させ、下型１１５のキャビティ面１１６の上方に配置する。そして、ノズル１０５から成形材料ＰＭを吐出させながら移動させることにより、キャビティ面１１６に、成形材料ＰＭが配置される（図６参照）。
【００３４】
成形材料ＰＭの充填を継続し、第２セパレータを成形するために必要とされる充填量に達すると、成形材料ＰＭの吐出を停止し、ノズル１０５を待機位置に後退させる（図７参照）。ノズル１０５の後退が完了すると、成形材料ＰＭの表面を擦切り、平坦とする（図８参照）。これにより、下型１１５の隅部にまで良好に充填された成形材料ＰＭからなる非圧縮体が得られる。
【００３５】
押圧装置１２０は、上型１１０を降下させ、上型１１０と下型１１５とを型締めする（図９参照）。押圧装置１２０は、上型１１０をさらに降下させ、下型１１５のキャビティ面１１６に配置されている成形材料ＰＭを、加圧圧縮する。上型１１０は、第２セパレータ３０の上部面３１の流路溝３３および頂面３２，３４と位置合わされた凸部１１３および凹部１１２，１１４を有するキャビティ面を備えているため、成形材料ＰＭの上面は、第２セパレータ３０の上部面３１に対応する形状に成形される。
【００３６】
一方、加熱装置１３０，１３５は、上型１１０および下型１１５を加熱することで、成形材料ＰＭの温度を上昇させ、成形材料ＰＭに含まれる熱硬化性樹脂を熱硬化させる。成形材料ＰＭは、加熱流体によって急速加熱されるため、硬化途中の熱硬化性樹脂が、表面や隅に移動し、局所的に集中することで、樹脂リッチな部位が形成されることが防がれ、黒鉛の分散不良が、抑制される。上型１１０および下型１１５の昇温を、成形材料ＰＭの充填前に開始することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂の熱硬化温度以上に成形材料ＰＭを昇温させるための所要時間が、短縮されるので、サイクルタイムが向上する。
【００３７】
温間圧縮成形が完了し、成形体８０が得られると（図１０参照）、加熱装置１３０，１３５の動作が停止される。その後、冷却装置１４０，１４５は、上型１１０および下型１１５を冷却することで、成形体８０の温度が、例えば、常温まで降下すると、成形体８０が取り出される。成形体８０は、ガスバリア性被膜が配置されていないことを除けば、第２セパレータ３０と同一である。
【００３８】
図１１は、第１セパレータの製造方法に係る成形体形成工程に適用される成形装置を説明するための断面図である。
【００３９】
第１セパレータ１０に係る成形装置２００は、上型２１０および下型２１５のキャビティ面２１１，２１６の形状に関し、第２セパレータ３０に係る成形装置１００と概して異なっている。なお、成形装置１００と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００４０】
上型２１０のキャビティ面２１１は、第１セパレータ１０の上部面１１の流路溝１３および頂面１２，１４と位置合わされた凸部２１３および凹部２１２，２１４を有し、第１セパレータ１０の上部面１１に対応している。下型２１５のキャビティ面２１６は、第１セパレータ１０の下部面１６の流路溝１８および頂面１７，１９と位置合わされた凸部２１８および凹部２１７，２１９を有し、第１セパレータ１０の下部面１６に対応している。
【００４１】
したがって、下型２１５のキャビティ面２１６に成形材料を充填し（図６〜図８参照）、上型２１０および下型２１５を型締めし（図９参照）、温間圧縮成形を施すことで（図１０）、ガスバリア性被膜が配置されていないことを除けば、第１セパレータ１０と同一である成形体を、得ることが可能である。
【００４２】
以上のように、黒鉛と樹脂とを混合した粉末状の成形材料ＰＭから、成形体８０を形成することが可能である。
【００４３】
なお、成形材料に含まれる樹脂は、熱硬化性樹脂に限定されず、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂や、アクリル樹脂等の常温硬化性樹脂を適用することも可能である。例えば、熱可塑性樹脂が適用される場合、樹脂の軟化点以上の適した溶融温度まで、成形材料を昇温することが必要であり、常温硬化性樹脂が適用される場合、加熱装置１３０，１３５および冷却装置１４０，１４５を設けることが不要となる。
【００４４】
また、上型１１０のキャビティ面１１１を平坦として、プレート状成形体を製造し、切削などの機械加工によって流路溝および頂面を形成し、成形体を得ることも可能である。
【００４５】
次に、被膜配置工程を説明する。被膜配置工程は、成形体８０にガスバリア性被膜を形成するための被膜形成と、成形体８０の導電部位に形成されたガスバリア性被膜を除去するための被膜除去とに分割される。
【００４６】
図１２は、第２セパレータの製造方法に係る被膜配置工程に適用される被膜形成装置を説明するための概略図、図１３は、図１０に続く、被膜形成を説明するための断面図である。
【００４７】
被膜形成装置１５０は、塗装装置からなり、塗料Ｐを分散および吐出するための圧縮空気源１５２と、塗料Ｐが保持される塗料タンク１５４と、塗料Ｐを吐出するエアスプレーガン１５６と、成形体８０の下部面８６を支持するための台座１５８と、成形体８０に塗料Ｐを均等に塗布するために、エアスプレーガン１５６を移動させる駆動装置（不図示）とを有する。
【００４８】
圧縮空気源１５２は、例えば、レシプロ式コンプレッサや圧力調整弁を有し、塗料Ｐの霧化および吐出に適した圧縮空気をエアスプレーガン１５６に供給するために使用される。塗料タンク１５４は、圧縮空気源１５２に連結されており、保持されている塗料Ｐは、エアスプレーガン１５６に向って圧送される。
【００４９】
塗料Ｐは、成形体８０に対して腐食など悪影響を及ぼさない物性を有しかつガスバリア性を有する塗膜を形成し得る自然乾燥型塗料である。自然乾燥型塗料は、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの合成樹脂塗料である。エアスプレーガン１５６は、塗料タンク１５４および圧縮空気源１５２に連結された空気量調整機構および塗料吐出量調整機構を有し、塗料タンク１５４からの塗料Ｐを霧化し、成形体形成工程から投入される成形体８０に向かって吐出する。
【００５０】
したがって、被膜形成装置１５０は、台座１５８に支持された成形体８０を塗装することによって、塗膜からなるガスバリア性被膜Ｃを形成することが可能である（図１３参照）。ガスバリア性被膜Ｃは、成形体８０の上部面８１および側面９１の全面に形成される。
【００５１】
自然乾燥型塗料は、造膜のために昇温が不要であり、成形体８０に熱負荷を与えない点で好ましいが、例えば、成形体８０の成形材料に含まれる樹脂の物性などを考慮し、熱硬化型塗料や焼付け型塗料を適宜適用することも可能である。また、塗装方法および塗装装置として、エアレススプレー塗装法およびエアレススプレー塗装装置を適用することも可能である。
【００５２】
なお、第１セパレータの製造方法に係る被膜配置工程における被膜形成においては、第１セパレータに対応する形状を有する成形体における流路溝が形成されている上部面および下部面を、塗装することによって、塗膜からなるガスバリア性被膜Ｃが形成される。成形体の上部面および下部面の塗装は、裏返すことが介在することを除けば、それぞれ、第２セパレータの製造方法に係る被膜配置工程における被膜形成と同様であり、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００５３】
図１４は、被膜配置工程に適用される被膜除去装置を説明するための概略図であり、図１３に続く、被膜除去を示している。
【００５４】
被膜除去装置は、機械加工装置からなり、切削加工ツール１７２と、切削加工ツール１７２を移動および位置決めするための駆動装置（不図示）とを有する。
【００５５】
被膜形成装置１５０によって形成されるガスバリア性被膜Ｃは、成形体８０の上部面８１の流路溝８３の間に形成される凸部の頂面８２，８４に形成されている。凸部の頂面８２，８４は、電気導電性が必要である導電部位である。
【００５６】
したがって、切削加工ツール１７２を、凸部の頂面８２，８４に位置決めし、ガスバリア性被膜Ｃを局所的に破砕しながら移動させることで、導電部位に配置されているガスバリア性被膜Ｃが除去される。これを、頂面８２，８４の全てに渡って繰り返すことで、ガスバリア性被膜Ｃは、流路溝８３の凹状内面および側面９１のみに選択的に配置されることとなる。つまり、成形体形成工程にから投入された成形体８０の電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜が選択的に配置されることで、第２セパレータ３０が得られる。
【００５７】
成形体８０の略平坦な下部面８６は、流路溝が形成されている上部面８１の逆側に位置する電気伝導面である。そのため、被膜形成装置１５０による塗装の際に、塗料が下部面８６に若干回り込み、被膜が形成された場合は、適宜除去することが好ましい。
【００５８】
なお、第１セパレータの製造方法に係る被膜配置工程における被膜除去においては、第１セパレータに対応する形状を有する成形体における流路溝が形成されている上部面および下部面を、切削加工することによって、導電部位に配置されているガスバリア性被膜Ｃが除去される。成形体の上部面および下部面の切削加工は、裏返すことが介在することを除けば、それぞれ、第２セパレータの製造方法に係る被膜配置工程における切削加工と同様であり、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００５９】
以上のように、実施の形態１は、良好なガスシール性を有する燃料電池用薄型セパレータ、当該薄型セパレータの製造方法および良好な性能を有する薄型燃料電池を提供することが可能である。
【００６０】
なお、成形材料は、粉末状の形態で直接利用することに限定されず、図１５に示される変形例１のようなシート状の予備成形体の形態（図１５参照）や、図１６に示される変形例２のようなビレット状の予備成形体の集成体の形態で、適用することも可能である。
【００６１】
次に、実施の形態２を説明する。図１７は、被膜配置工程に適用される被膜形成装置を説明するための概略図、図１８は、図１７に示される被膜形成装置の蒸着室を説明するための断面図である
被膜形成装置３５０は、化学蒸着装置からなり、ガスバリア性被膜Ｃを形成するための粉体状の原料樹脂が配置される気化炉３５２と、ガスをモノマーに熱分解するための分解炉３５４と、成形体形成工程から投入される成形体８０が配置される蒸着室（コーティング室）３５６と、装置内を減圧にするための真空源３５８とを有する。原料樹脂は、例えば、良好なガスバリア性を有するポリパラキシリレンである。真空源３５８は、例えば、真空ポンプを有する。蒸着室３５６は、成形体８０の下部面８６を支持するための台座３５７を有する。
【００６２】
気化炉３５２は、原料樹脂を、例えば、約１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度の減圧下において１２０〜１８０℃に昇温し、気化することで、ジパラキシリレンガスを生成する。分解炉３５４は、気化炉３５２から導入されるジパラキシリレンガスを、例えば、約６６．５Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）程度の減圧下において６５０〜７００℃に昇温し、熱分解することで、ジラジカルパラキシリレンガスを生成する。
【００６３】
蒸着室３５６においては、気化炉３５２から導入されるジラジカルパラキシリレンガス粒子ＧＰは、約１．３３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）程度の減圧下において、成形体８０の上部面８１および側面９１に接触し（吸着され）、熱が奪われることで、重合し、高分子量のポリパラキシリレン膜つまりガスバリア性被膜Ｃを形成する。したがって、被膜形成装置３５０は、実施の形態１に係る被膜形成装置１５０と同様に、ガスバリア性被膜Ｃを、成形体８０の上部面８１および側面９１の全面に形成することが可能である（図１３参照）。
【００６４】
以上のように、実施の形態２は、蒸着によって形成されるガスバリア性被膜を提供することができる。
【００６５】
なお、被膜形成装置３５０による蒸着の際に、ジラジカルパラキシリレンガス粒子ＧＰが下部面８６に若干回り込み、蒸着膜が形成された場合は、適宜除去することが好ましい。
【００６６】
次に、実施の形態３を説明する。図１９は、被膜配置工程に適用される被膜除去装置を説明するための断面図、図２０は、図１９に示される被膜除去装置による被膜除去を説明するための断面図である。
【００６７】
被膜除去装置４７０は、ショットブラスト装置からなり、ノズル部４７２と、圧縮空気源４７４と、ホッパ４７６と、分離装置４７８と、マスキング材４９０とを有する。ノズル部４７２は、移動自在であり、圧縮空気源４７４から供給される圧縮空気に利用して分散されたショット材ＳＭを、ガスバリア性被膜Ｃが形成された成形体８０の上部面８１および側面９１の全面に投射し、噴射加工を施す。ショット材ＳＭは、例えば、３０〜３００μｍの粒子径を有するアルミナ粒子からなる。
【００６８】
ホッパ４７６は、成形体８０の下方に配置され、噴射されたショット材ＳＭを回収し、分離装置４７８に供給する。分離装置４７８は、ホッパ４７６によって回収されたショット材ＳＭを分別し、再利用に適したショット材ＳＭを、ノズル部４７２に供給する。マスキング材４９０は、例えば、ショット材に対する耐摩耗性を有するシート状弾性材料から形成され、成形体８０の上部面８１の頂面８２，８４に位置合せされた開口部４９２を有し、成形体８０の上部面８１に配置される。
【００６９】
したがって、ノズル部４７２から投射されたショット材ＳＭは、マスキング材４９０の開口部４９２を経由し、露出されている頂面８２，８４に形成されているガスバリア性被膜Ｃに当接し、ガスバリア性被膜Ｃを摩耗することで、除去する。一方、流路溝８３の凹状内面および側面９１に形成されているガスバリア性被膜Ｃは、マスキング材４９０によって覆われているため、除去されない。
【００７０】
凸部の頂面８２，８４は、導電部位であり、流路溝８３の凹状内面および側面９１は、非導電部位である。つまり、被膜除去装置４７０は、電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜が選択的に配置することが可能である。
【００７１】
以上のように、実施の形態３は、導電部位に形成されたガスバリア性被膜を、噴射加工によって除去することができる。
【００７２】
なお、ショット材ＳＭは、ガスバリア性被膜Ｃに対する良好な磨耗性を有し、かつ成形体８０の物性などに悪影響を及ぼさなければ、アルミナ以外の材料を適用することも可能である。
【００７３】
また、ノズル部４７２の形状および配置位置や、ショット材ＳＭの投射圧力などを適宜設定することで、ショット材ＳＭの投射に、適当な指向性を持たせる場合、マスキング材４９０を省略することも可能である。
【００７４】
次に、実施の形態４を説明する。図２１は、被膜配置工程に適用される被膜形成装置を説明するための断面図である。
【００７５】
実施の形態４における被膜配置工程においては、ガスバリア性被膜の選択的な配置が、一括して実施されており、被膜形成と被膜除去とに分割されている実施の形態１〜３における被膜配置工程と異なっている。
【００７６】
被膜形成装置は、塗装装置からなり、圧縮空気源と、塗料タンクと、エアスプレーガン５５６と、台座５５８と、マスキング材５６０と、駆動装置（不図示）とを有しており、マスキング材５６０を除き、実施の形態１に係る被膜形成装置１５０と略同一である。
【００７７】
マスキング材５６０は、例えば、塗料に対する耐食性を有するシート状金属材料から形成され、成形体８０の上部面８１に配置される。マスキング材５６０は、成形体８０の上部面８１の流路溝８３の凹状内面に対応する開口部５６２を有し、凸部の頂面８２，８４のみに配置されている（覆っている）。
【００７８】
したがって、被膜形成装置は、台座５５８に支持された成形体８０を塗装することによって、マスキング材５６０の開口部５６２によって露出されている流路溝８３の凹状内面と、マスキング材５６０が配置されていない側面９１とに、塗膜からなるガスバリア性被膜Ｃを形成することが可能である。
【００７９】
凸部の頂面８２，８４は、導電部位であり、流路溝８３の凹状内面および側面９１は、非導電部位である。つまり、被膜形成装置は、電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜を選択的に配置することが可能である。つまり、成形体形成工程にから投入された成形体８０の電気導電性が不要である非導電部位に、ガスバリア性被膜が選択的に配置されることで、第２セパレータ３０が得られる（図４参照）。
【００８０】
以上のように、実施の形態４は、ガスバリア性被膜の選択的な配置を一括して実施することができる。
【００８１】
なお、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、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００８２】
例えば、ガスバリア性被膜は、塗装や蒸着によって形成することに限定されず、例えば、ラミネートフィルムを適用することも可能である。
【００８３】
また、実施の形態４に係るマスキング材を、実施の形態２に係る被膜形成装置３５０に適用することも可能である。この場合、蒸着によって形成されるガスバリア性被膜の選択的な配置を、一括して実施することができる。更に、キャビティ面１１６に充填される成形材料ＰＭは、粉末状の材料をノズル１０５より供給した例を示したが、予め成形される形状に固化させてから、キャビティ面に投入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【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図である。
【図２】図１に示される第１および第２セパレータを説明するための平面図である。
【図３】第１セパレータを説明するための断面図である。
【図４】第２セパレータを説明するための断面図である。
【図５】第２セパレータの製造方法に係る成形体形成工程に適用される成形装置を説明するための断面図である。
【図６】成形体形成工程における成形材料の充填開始を説明するための断面図である。
【図７】図６に続く、成形材料の充填完了を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く、擦切りを説明するための断面図である。
【図９】図８に続く、型締めを説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く、温間圧縮成形を説明するための断面図である。
【図１１】第１セパレータの製造方法に係る成形体形成工程に適用される成形装置を説明するための断面図である。
【図１２】第２セパレータの製造方法に係る被膜配置工程に適用される被膜形成装置を説明するための概略図である。
【図１３】図１０に続く、被膜形成を説明するための断面図である。
【図１４】被膜配置工程に適用される被膜除去装置を説明するための概略図であり、図１３に続く、被膜除去を示している。
【図１５】実施の形態１に係る変形例１を説明するための斜視図であり、成形体形成工程における成形材料を示している。
【図１６】実施の形態１に係る変形例２を説明するための斜視図であり、成形体形成工程における成形材料を示している。
【図１７】実施の形態２を説明するための概略図であり、被膜配置工程に適用される被膜形成装置を示している。
【図１８】図１７に示される被膜形成装置の蒸着室を説明するための断面図である。
【図１９】実施の形態３を説明するための断面図であり、被膜配置工程に適用される被膜除去装置を示している。
【図２０】図１９に示される被膜除去装置による被膜除去を説明するための断面図である。
【図２１】実施の形態４を説明するための断面図であり、被膜配置工程に適用される被膜形成装置を示している。
【符号の説明】
【００８５】
１０・・セパレータ、
１１・・上部面、
１２，１４・・頂面、
１３・・流路溝、
１６・・下部面、
１７，１９・・頂面、
１８・・流路溝、
２１・・側面、
３０・・セパレータ、
３１・・上部面、
３２，３４・・頂面、
３３・・流路溝、
３６・・下部面、
４１・・側面、
５０・・固体高分子電解質膜、
６０，６５・・ガス拡散層、
６２，６７・・フレーム、
７０，７２，７４・・密閉部材、
８０・・成形体、
８１・・上部面、
８２，８４・・頂面、
８３・・流路溝、
８６・・下部面、
９１・・側面、
１００・・成形装置、
１０５・・ノズル、
１１０・・上型、
１１１・・キャビティ面、
１１２，１１４・・凹部、
１１３・・凸部、
１１５・・下型、
１１６・・キャビティ面、
１２０・・押圧装置、
１３０，１３５・・加熱装置、
１４０，１４５・・冷却装置、
１５０・・被膜形成装置、
１５２・・圧縮空気源、
１５４・・塗料タンク、
１５６・・エアスプレーガン、
１５８・・台座、
１７２・・切削加工ツール、
２００・・成形装置、
２１０・・上型、
２１１・・キャビティ面、
２１２，２１４・・凹部、
２１３・・凸部、
２１５・・下型、
２１６・・キャビティ面、
２１７，２１９・・凹部、
２１８・・凸部、
２２０・・押圧装置、
２３０，２３５・・加熱装置、
２４０，２４５・・冷却装置、
３５０・・被膜形成装置、
３５２・・気化炉、
３５４・・分解炉、
３５６・・蒸着室、
３５７・・台座、
３５８・・真空源、
４７０・・被膜除去装置、
４７２・・ノズル部、
４７４・・圧縮空気源、
４７６・・ホッパ、
４７８・・分離装置、
４９０・・マスキング材、
４９２・・開口部、
５５６・・エアスプレーガン、
５５８・・台座、
５６０・・マスキング材、
５６２・・開口部、
Ｃ・・ガスバリア性被膜、
ＧＰ・・ジラジカルパラキシリレンガス粒子、
Ｐ・・塗料、
ＰＭ・・成形材料、
ＳＭ・・ショット材。
【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】
2006147173.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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