(57)【要約】【課題】ビードシールを備えた金属セパレータの外周縁部又は連通孔の内周縁部の先端エッジによる樹脂枠部材の損傷を防止する。【解決手段】金属セパレータ１４には、流体を供給又は排出するための連通孔１６ａがセパレータ厚さ方向に貫通形成されるとともに、流体の漏れを防止するためのビードシール４５が突出形成されている。金属セパレータ１４の外周縁部６０又は連通孔１６ａの内周縁部６２には、ビードシール４５の突出方向とは反対方向に屈曲又は湾曲した折り返し部６０ａ、６２ａが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の外周に設けられた樹脂枠部材とを有する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と積層されて発電セルを構成する燃料電池用金属セパレータであって、
酸化剤ガス、燃料ガス又は冷却媒体である流体を供給又は排出するための連通孔がセパレータ厚さ方向に貫通形成されるとともに、前記流体の漏れを防止するためのビードシールが前記セパレータ厚さ方向に突出形成されており、
前記燃料電池用金属セパレータの外周縁部又は前記連通孔の内周縁部には、前記ビードシールの突出方向とは反対方向に屈曲又は湾曲した折り返し部が形成されている、
ことを特徴とする燃料電池用金属セパレータ。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池用金属セパレータにおいて、
前記折り返し部は、先端エッジに向かうにつれて前記突出方向とは反対方向に寄るように傾斜した傾斜部を有する、
ことを特徴とする燃料電池用金属セパレータ。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池用金属セパレータにおいて、
前記折り返し部は、前記突出方向に向かって膨出するように湾曲している、
ことを特徴とする燃料電池用金属セパレータ。
【請求項４】
酸化剤ガス、燃料ガス又は冷却媒体である流体を供給又は排出するための連通孔がセパレータ厚さ方向に貫通形成されるとともに、前記流体の漏れを防止するためのビードシールが前記セパレータ厚さ方向に突出形成されており、電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の外周に設けられた樹脂枠部材とを有する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と積層されて発電セルを構成する燃料電池用金属セパレータの製造方法であって、
前記燃料電池用金属セパレータの外周縁部又は前記連通孔の内周縁部をトリミングする際、前記ビードシールが突出する側から、前記ビードシールの突出方向とは反対方向にトリム用金型を移動させる、
ことを特徴とする燃料電池用金属セパレータの製造方法。
【請求項５】
電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の外周部に設けられた樹脂枠部材とを有する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と、
前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の両側にそれぞれ配設された金属セパレータと、を備えた発電セルであって、
前記金属セパレータには、酸化剤ガス、燃料ガス又は冷却媒体である流体を供給又は排出するための連通孔がセパレータ厚さ方向に貫通形成されるとともに、前記流体の漏れを防止するためのビードシールが前記樹脂枠部材に向かって突出形成されており、
前記金属セパレータの外周縁部又は前記連通孔の内周縁部には、前記ビードシールの突出方向とは反対方向に屈曲又は湾曲した折り返し部が形成されている、
ことを特徴とする発電セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法並びに発電セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方面にアノード電極が配置され、電解質膜の他方面にカソード電極が配置されてなる電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）と、ＭＥＡの両側にそれぞれ配置されたセパレータ（バイポーラ板）とを備えた燃料電池（発電セル）は公知である。通常、所定の数の発電セルが積層されることにより燃料電池スタックが構成される。燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。
【０００３】
燃料電池では、セパレータとして金属セパレータが使用される場合がある。金属セパレータには、酸化剤ガス、燃料ガス又は冷却媒体である流体を供給又は排出するための連通孔が、セパレータ厚さ方向に貫通形成されている。また、金属セパレータには、流体の漏れを防止するために、シール部材が設けられている。シール部材は、フッ素系やシリコーン等の弾性ゴムシールが使用されており、コストが高騰するという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されているように、弾性ゴムシールに代えて、金属セパレータにシーリングビード（ビードシール）を成形する構成が採用されている。ビードシールは、金属セパレータの平坦部（ベースプレート部）から膨出した形状を有する。ビードシールは、プレス成形されるため、製造コストが安価になるという利点がある。
【０００５】
また、近年、比較的高価な電解質膜の使用量を削減するとともに、薄膜状で強度が低い電解質膜を保護するために、外周に樹脂枠部材を組み込んだ樹脂枠付きＭＥＡが採用されている（例えば、特許文献２を参照）。ビードシールを備えた金属セパレータにより樹脂枠付きＭＥＡを両側から挟み込んだ発電セルでは、ビードシールが樹脂枠部材に当接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６６０５３８０号明細書
【特許文献２】特開２００８−１３０４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ビードシールを備えた金属セパレータにおいて、金属セパレータの外周縁部及び連通孔の内周縁部は、隣接する樹脂枠部材との接触を避けるために折り返し部が形成されている。しかしながら、発電セルに所定の締付荷重を付与する際（金属セパレータの圧縮時）、トリム端である折り返し部（上記外周縁部又は内周縁部）が樹脂枠部材側に浮き上がり（変位し）、折り返し部の先端エッジによって樹脂枠部材が損傷する恐れがある。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ビードシールを備えた金属セパレータの外周縁部又は連通孔の内周縁部の先端エッジによる樹脂枠部材の損傷を防止することが可能な燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法並びに発電セル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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の外周に設けられた樹脂枠部材とを有する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と積層されて発電セルを構成する燃料電池用金属セパレータであって、酸化剤ガス、燃料ガス又は冷却媒体である流体を供給又は排出するための連通孔がセパレータ厚さ方向に貫通形成されるとともに、前記流体の漏れを防止するためのビードシールが前記セパレータ厚さ方向に突出形成されており、前記燃料電池用金属セパレータの外周縁部又は前記連通孔の内周縁部には、前記ビードシールの突出方向とは反対方向に屈曲又は湾曲した折り返し部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
前記折り返し部は、先端エッジに向かうにつれて前記突出方向とは反対方向に寄るように傾斜した傾斜部を有していることが好ましい。
【００１１】
前記折り返し部は、前記突出方向に向かって膨出するように湾曲していることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、酸化剤ガス、燃料ガス又は冷却媒体である流体を供給又は排出するための連通孔がセパレータ厚さ方向に貫通形成されるとともに、前記流体の漏れを防止するためのビードシールが前記セパレータ厚さ方向に突出形成されており、電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の外周に設けられた樹脂枠部材とを有する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と積層されて発電セルを構成する燃料電池用金属セパレータの製造方法であって、前記燃料電池用金属セパレータの外周縁部又は前記連通孔の内周縁部をトリミングする際、前記ビードシールが突出する側から、前記ビードシールの突出方向とは反対方向にトリム用金型を移動させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の外周部に設けられた樹脂枠部材とを有する樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と、前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の両側にそれぞれ配設された金属セパレータと、を備えた発電セルであって、前記金属セパレータには、酸化剤ガス、燃料ガス又は冷却媒体である流体を供給又は排出するための連通孔がセパレータ厚さ方向に貫通形成されるとともに、前記流体の漏れを防止するためのビードシールが前記樹脂枠部材に向かって突出形成されており、前記金属セパレータの外周縁部又は前記連通孔の内周縁部には、前記ビードシールの突出方向とは反対方向に屈曲又は湾曲した折り返し部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
燃料電池用金属セパレータの外周縁部又は前記連通孔の内周縁部には、前記ビードシールの突出方向とは反対方向に屈曲又は湾曲した折り返し部が形成されている。このため、燃料電池用金属セパレータの圧縮時に外周縁部又は内周縁部が樹脂枠部材側に変位して先端エッジが樹脂枠部材に接触することを防止することができる。従って、先端エッジによる樹脂枠部材の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る金属セパレータを備えた発電セルの分解斜視図である。
【図２】図１に示した発電セルの断面図である。
【図３】第２金属セパレータの平面図である。
【図４】金属セパレータの製造方法の説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る金属セパレータを備えた発電セルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法並びに発電セルについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一又は同様な要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、発電セル（燃料電池）１０は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体（以下、「樹脂枠付きＭＥＡ１２」という）と、樹脂枠付きＭＥＡ１２の両側にそれぞれ配置された第１実施形態に係る金属セパレータ１４とを備える。発電セル１０は、例えば、横長（又は縦長）の長方形状の固体高分子型燃料電池である。
【００１８】
複数の発電セル１０は、例えば、矢印Ａ方向（水平方向）又は矢印Ｃ方向（重力方向）に積層されるとともに、積層方向の締付荷重（圧縮荷重）が付与されて、燃料電池スタックが構成される。燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載される。
【００１９】
図１に示すように、発電セル１０の矢印Ｂ方向（水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ、冷却媒体入口連通孔２０ａ及び燃料ガス出口連通孔１６ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔１８ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、冷却媒体入口連通孔２０ａは、冷却媒体を供給する。燃料ガス出口連通孔１６ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス入口連通孔１８ａ、冷却媒体入口連通孔２０ａ及び燃料ガス出口連通孔１６ｂは、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２０】
発電セル１０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔１６ａ、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔２０ｂ、及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔１８ｂが設けられる。燃料ガス入口連通孔１６ａ、冷却媒体出口連通孔２０ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂは、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２１】
発電セル１０では、樹脂枠付きＭＥＡ１２が金属セパレータ１４により挟持される。以下、樹脂枠付きＭＥＡ１２の一方面側に配設された金属セパレータ１４を「第１金属セパレータ１４ａ」ともいい、樹脂枠付きＭＥＡ１２の他方面側に配設された金属セパレータ１４を「第２金属セパレータ１４ｂ」ともいう。第１金属セパレータ１４ａ及び第２金属セパレータ１４ｂは、横長（又は縦長）で同種な長方形状を有する。
【００２２】
樹脂枠付きＭＥＡ１２は、電解質膜・電極構造体１２ａ（以下、「ＭＥＡ１２ａ」という）と、ＭＥＡ１２ａの外周部に接合されるとともに該外周部を周回する樹脂枠部材２２とを備える。ＭＥＡ１２ａは、電解質膜２３と、電解質膜２３の一方の面に設けられたアノード電極２４と、電解質膜２３の他方の面に設けられたカソード電極２６とを有する。
【００２３】
電解質膜２３は、例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）である。固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である。電解質膜２３は、アノード電極２４及びカソード電極２６に挟持される。電解質膜２３は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することができる。
【００２４】
図２に示すように、アノード電極２４は、電解質膜２３の一方の面２３ａに接合される第１電極触媒層２４ａと、第１電極触媒層２４ａに積層される第１ガス拡散層２４ｂとを有する。カソード電極２６は、電解質膜２３の他方の面２３ｂに接合される第２電極触媒層２６ａと、第２電極触媒層２６ａに積層される第２ガス拡散層２６ｂとを有する。
【００２５】
樹脂枠部材２２は、その内周部がＭＥＡの外周部に接合された長方形状の樹脂フィルム（サブガスケット）である。図１において、樹脂枠部材２２の矢印Ｂ方向の一端部には、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ、冷却媒体入口連通孔２０ａ及び燃料ガス出口連通孔１６ｂが設けられる。樹脂枠部材２２の矢印Ｂ方向の他端部には、燃料ガス入口連通孔１６ａ、冷却媒体出口連通孔２０ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂが設けられる。
【００２６】
樹脂枠部材２２の構成材料としては、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィン等が挙げられる。
【００２７】
金属セパレータ１４は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。第１金属セパレータ１４ａと第２金属セパレータ１４ｂとは、外周を溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合され、接合セパレータ３２を構成する。
【００２８】
第１金属セパレータ１４ａの樹脂枠付きＭＥＡ１２に向かう面１４ａｓには、燃料ガス入口連通孔１６ａと燃料ガス出口連通孔１６ｂとに連通する燃料ガス流路３８が設けられる。具体的に、燃料ガス流路３８は、第１セパレータと樹脂枠付きＭＥＡ１２との間に形成される。燃料ガス流路３８は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）を有する。
【００２９】
図３に示すように、第２金属セパレータ１４ｂの樹脂枠付きＭＥＡ１２に向かう面１４ｂｓには、酸化剤ガス入口連通孔１８ａと酸化剤ガス出口連通孔１８ｂとに連通する酸化剤ガス流路４０が設けられる。具体的に、酸化剤ガス流路４０は、第２金属セパレータ１４ｂと樹脂枠付きＭＥＡ１２との間に形成される。酸化剤ガス流路４０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）を有する。
【００３０】
図１において、互いに隣接する第１金属セパレータ１４ａと第２金属セパレータ１４ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔２０ａと冷却媒体出口連通孔２０ｂとに連通する冷却媒体流路４２が、矢印Ｂ方向に延在して形成される。
【００３１】
第１金属セパレータ１４ａのＭＥＡ１２ａに向かう面１４ａｓには、流体（燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体）の漏れを防止するための第１シールライン４４が設けられる。第１シールライン４４は、第１金属セパレータ１４ａの外周部を周回する。第１シールライン４４は、樹脂枠部材２２に向かって膨出（突出）するとともに、樹脂枠部材２２に気密及び液密に当接する。
【００３２】
第１シールライン４４は、複数のビードシール４５（メタルビードシール）を有する。複数のビードシール４５は、外側ビードシール４５ａと、外側ビードシール４５ａよりも内側に設けられた内側ビードシール４５ｂとを有する。内側ビードシール４５ｂは、燃料ガス流路３８、燃料ガス入口連通孔１６ａ及び燃料ガス出口連通孔１６ｂを周回し且つこれらを連通させる。
【００３３】
図３に示すように、第２金属セパレータ１４ｂのＭＥＡ１２ａに向かう面１４ｂｓには、この第２金属セパレータ１４ｂの外周部を周回する第２シールライン４６が設けられる。第２シールライン４６は、樹脂枠部材２２に向かって膨出するとともに、樹脂枠部材２２に気密及び液密に当接する。第１シールライン４４と第２シールライン４６は樹脂枠部材２２を介して対向する。樹脂枠部材２２は、第１シールライン４４と第２シールライン４６との間に挟持される。
【００３４】
第２シールライン４６は、複数のビードシール４７（メタルビードシール）を有する。複数のビードシール４７は、外側ビードシール４７ａと、外側ビードシール４７ａよりも内側に設けられた内側ビードシール４７ｂとを有する。内側ビードシール４７ｂは、酸化剤ガス流路４０、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂを周回し且つこれらを連通させる。
【００３５】
図２に示すように、ビードシール４５、４７は、金属セパレータ１４のベースプレート部１５から、発電セル１０の積層方向（ＭＥＡと金属セパレータ１４との積層方向）（セパレータ厚さ方向）に突出して形成される。ビードシール４５、４７の断面形状は、先端側（樹脂枠部材２２側）に向かって先細り形状である。
【００３６】
図２において、ビードシール４５、４７の頂部５０には、樹脂製シール部材５６（マイクロシール）が印刷又は塗布等により固着される。従って、ビードシール４５の頂部５０は、樹脂製シール部材５６を介して樹脂枠部材２２に当接する。樹脂製シール部材５６は、例えば、ポリエステル繊維が使用される。なお、樹脂製シール部材５６を省略し、頂部５０を樹脂枠部材２２に直接当接させてもよい。
【００３７】
各金属セパレータ１４の外周縁部６０には、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向（当該ビードシール４５、４７が隣接する樹脂枠部材２２が存在する側とは反対方向）に屈曲した折り返し部６０ａが設けられている。折り返し部６０ａは、外周縁部６０の全周に亘って設けられている。金属セパレータ１４のベースプレート部１５からの折り返し部６０ａの高さは、ベースプレート部１５からのビードシール４５、４７の突出高さよりも低い。折り返し部６０ａは、樹脂枠部材２２から離間している。
【００３８】
折り返し部６０ａは、樹脂枠部材２２（金属セパレータ１４と樹脂枠付きＭＥＡとの積層方向に対して垂直な面）に対して傾斜している。具体的に、折り返し部６０ａは、先端エッジ６０ｅに向かうにつれてビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に寄るように（樹脂枠部材２２から離れるように）傾斜した傾斜部６０ｂを有する。従って、折り返し部６０ａは、隣接する樹脂枠部材２２から離れる方向に突出している。
【００３９】
各金属セパレータ１４において、燃料ガス入口連通孔１６ａの内周縁部６２には、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に屈曲した折り返し部６２ａが設けられている。折り返し部６２ａは、内周縁部６２の全周に亘って設けられている。金属セパレータ１４のベースプレート部１５からの折り返し部６２ａの高さは、ベースプレート部１５からのビードシール４５、４７の突出高さよりも低い。折り返し部６２ａは、樹脂枠部材２２から離間している。
【００４０】
折り返し部６２ａは、樹脂枠部材２２に対して傾斜している。具体的に、折り返し部６２ａは、先端エッジ６２ｅに向かうにつれてビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に寄るように（樹脂枠部材２２から離れるように）傾斜した傾斜部６２ｂを有する。従って、折り返し部６２ａは、隣接する樹脂枠部材２２から離れる方向に突出している。
【００４１】
なお、詳細は図示しないが、図１に示した金属セパレータ１４の燃料ガス出口連通孔１６ｂ、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂ、冷却媒体入口連通孔２０ａ及び冷却媒体出口連通孔２０ｂの各内周縁部６２にも同様に、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に屈曲した折り返し部６２ａが設けられている。
【００４２】
次に、上記のように構成される金属セパレータ１４の製造方法について説明する。
【００４３】
金属セパレータ１４は、素材となる金属パネルをプレス成形することにより成形される。このプレス成形により、流体流路（燃料ガス流路３８、酸化剤ガス流路４０、冷却媒体流路４２）やビードシール４５、４７が形成される。金属セパレータ１４の外周縁部６０及び流体連通孔（燃料ガス入口連通孔１６ａ、燃料ガス出口連通孔１６ｂ、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂ、冷却媒体入口連通孔２０ａ及び冷却媒体出口連通孔２０ｂ）の内周縁部６２は、トリム加工により形成される。
【００４４】
具体的に、図４に示すように、外周縁部６０及び内周縁部６２をトリミングする際、ビードシール４５、４７が突出する側から、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向（矢印Ｘ方向）にトリム用金型６４を移動させる（挿入する）。これにより、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に屈曲した折り返し部６０ａ、６２ａ（傾斜部６０ｂ、６２ｂを有する折り返し部６０ａ、６０ｂ）が形成される。この場合、トリム加工に伴って外周縁部６０及び内周縁部６２に生じるバリ形状も、折り返し部６０ａ、６２ａ（傾斜部６０ｂ、６２ｂ）の概念に含まれ得る。屈曲した折り返し部６０ａ、６２ａが形成されるように、トリム用金型６４に、折り返し部６０ａ、６２ａに対応した形状部（成形部）が設けられていてもよい。
【００４５】
上記のように構成される発電セル１０の動作について、以下に説明する。
【００４６】
図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔１８ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔１６ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔２０ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００４７】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔１８ａから第２金属セパレータ１４ｂの酸化剤ガス流路４０に導入され、矢印Ｂ方向に移動してＭＥＡ１２ａのカソード電極２６に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔１６ａから第１金属セパレータ１４ａの燃料ガス流路３８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、ＭＥＡ１２ａのアノード電極２４に供給される。
【００４８】
従って、ＭＥＡ１２ａでは、カソード電極２６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２４に供給される燃料ガスとが、第２電極触媒層２６ａ及び第１電極触媒層２４ａ内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。
【００４９】
次いで、図１において、カソード電極２６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極２４に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔１６ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５０】
また、冷却媒体入口連通孔２０ａに供給された冷却媒体は、第１金属セパレータ１４ａと第２金属セパレータ１４ｂとの間の冷却媒体流路４２に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、ＭＥＡ１２ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔２０ｂから排出される。
【００５１】
この場合、第１実施形態に係る金属セパレータ１４を備えた発電セル１０は、以下の作用効果を奏する。
【００５２】
金属セパレータ１４を備えた発電セル１０では、図２に示したように、金属セパレータ１４の外周縁部６０又は連通孔の内周縁部６２には、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に屈曲した折り返し部６０ａ、６２ａが形成されている。このため、金属セパレータ１４の圧縮時（発電セル１０への締付荷重付与時）、ビードシール４５、４７が弾性変形して外周縁部６０又は内周縁部６２が樹脂枠部材２２側に変位して先端エッジ６０ｅ、６２ｅが樹脂枠部材２２に接触することを防止することができる。従って、先端エッジ６０ｅ、６２ｅによる樹脂枠部材２２の損傷を防止することができる。
【００５３】
折り返し部６０ａは、先端エッジ６０ｅ、６２ｅに向かうにつれてビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に寄るように傾斜した傾斜部６０ｂ、６２ｂを有する。これにより、セパレータ圧縮時の先端エッジ６０ｅ、６２ｅによる樹脂枠部材２２の損傷を一層効果的に防止することができる。
【００５４】
傾斜部６０ｂ、６２ｂを有する折り返し部６０ａ、６２ａは、図４に示したように、ビードシール４５、４７が突出する側から、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向にトリム用金型６４を移動させることで、容易に形成することができる。この場合、トリム用金型６４には折り返し部６０ａ、６２ａに対応する形状を設けることなく折り返し部６０ａ、６２ａを形成できるため、特別な形状のトリム用金型６４を必要とせず、簡易且つ経済的な方法で先端エッジ６０ｅ、６２ｅによる樹脂枠部材２２の損傷を防止することができる。
【００５５】
図５に示すように、本発明の第２実施形態に係る金属セパレータ７０（第１金属セパレータ７０ａ及び第２金属セパレータ７０ｂ）を備えた発電セル１０ａでは、各金属セパレータ７０の外周縁部７２には、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向（当該ビードシール４５、４７が隣接する樹脂枠部材２２が存在する側とは反対方向）に湾曲した折り返し部７２ａが設けられている。
【００５６】
折り返し部７２ａは、外周縁部７２の全周に亘って設けられている。金属セパレータ７０のベースプレート部７１からの折り返し部７２ａの高さは、ベースプレート部７１からのビードシール４５、４７の突出高さよりも低い。折り返し部７２ａは、樹脂枠部材２２から離間している。
【００５７】
外周縁部７２に設けられた折り返し部７２ａは、ビードシール４５、４７の突出方向に向かって膨出するように弧状に湾曲している。折り返し部７２ａの先端エッジ７２ｅは、折り返し部７２ａのうち金属セパレータ７０のベースプレート部７１から最も樹脂枠部材２２側に離間した部位よりも、ベースプレート部７１側に位置している。
【００５８】
各金属セパレータ７０において、燃料ガス入口連通孔１６ａの内周縁部７４には、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に屈曲した折り返し部７４ａが設けられている。折り返し部７４ａは、内周縁部７４の全周に亘って設けられている。金属セパレータ７０のベースプレート部７１からの折り返し部７４ａの高さは、ベースプレート部７１からのビードシール４５、４７の突出高さよりも低い。折り返し部７４ａは、樹脂枠部材２２から離間している。
【００５９】
内周縁部７４に設けられた折り返し部７４ａは、ビードシール４５、４７の突出方向に向かって膨出するように弧状に湾曲している。折り返し部７４ａの先端エッジ７４ｅは、折り返し部７４ａのうち金属セパレータ７０のベースプレート部７１から最も樹脂枠部材２２側に離間した部位よりも、ベースプレート部７１側に位置している。
【００６０】
なお、詳細は図示しないが、図１に示した金属セパレータ１４と同様に、金属セパレータ７０にも燃料ガス出口連通孔１６ｂ、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂ、冷却媒体入口連通孔２０ａ及び冷却媒体出口連通孔２０ｂが設けられている。そして、これらの連通孔の内周縁部７４に、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に屈曲した折り返し部７４ａが設けられている。
【００６１】
金属セパレータ７０は、素材となる金属パネルをプレス成形することにより成形される。このプレス成形により、流体流路（燃料ガス流路３８、酸化剤ガス流路４０、冷却媒体流路４２）やビードシール４５、４７が形成される。金属セパレータ７０の外周縁部７２及び流体連通孔（燃料ガス入口連通孔１６ａ、燃料ガス出口連通孔１６ｂ、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂ、冷却媒体入口連通孔２０ａ及び冷却媒体出口連通孔２０ｂ）の内周縁部７４は、トリム加工により形成される。この場合、湾曲した折り返し部７２ａ、７４ａが形成されるように、トリム用金型に、折り返し部７２ａ、７４ａの形状に対応した形状部（成形部）が設けられる。
【００６２】
このように、第２実施形態に係る金属セパレータ７０を備えた発電セル１０ａでは、金属セパレータ７０の外周縁部７２又は連通孔（燃料ガス入口連通孔１６ａ等）の内周縁部７４には、ビードシール４５、４７の突出方向とは反対方向に湾曲した折り返し部７２ａ、７４ａが形成されている。このため、金属セパレータ７０の圧縮時（発電セル１０ａへの締付荷重付与時）、ビードシール４５、４７が弾性変形して外周縁部７２又は内周縁部７４が樹脂枠部材２２側に変位して先端エッジ７２ｅ、７４ｅが樹脂枠部材２２に接触することを防止することができる。従って、先端エッジ７２ｅ、７４ｅによる樹脂枠部材２２の損傷を防止することができる。
【００６３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０、１０ａ…発電セル        １２ａ…ＭＥＡ
１４、７０…金属セパレータ    ２２…樹脂枠部材
４５、４７…ビードシール      ６０、７２…外周縁部
６２、７４…内周縁部          ６０ａ、６２ａ、７２ａ、７４ａ…折り返し部
６０ｂ、６２ｂ…傾斜部
【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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