(57)【要約】【課題】凸部の幅方向ピッチを短縮可能な構成とすることで、燃料電池の発電性能を高める。【解決手段】燃料電池用のガス流路形成部材を製造する方法であって、凸形状の刃部３１２を有する刃型を用いて、凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状である凹凸部を金属製の板材にプレス形成することにより、ガス流路としての開口部を備える中間物を得るプレス処理工程と、前記中間物を加工して前記ガス流路形成部材を得る後処理工程とを備え、前記プレス処理工程は、前記刃部３１２の先端３１２Ｋがアール形状となった刃型を用いて行う構成である、燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。【選択図】図６
2011181442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用のガス流路形成部材を製造する方法であって、
凸形状の刃部を有する刃型を用いて、凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状である凹凸部を金属製の板材にプレス形成することにより、ガス流路としての開口部を備える中間物を得るプレス処理工程と、
前記中間物を加工して前記ガス流路形成部材を得る後処理工程と
を備え、
前記プレス処理工程は、前記刃部の先端が曲線形状となった刃型を用いて行う構成である、燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法であって、
前記プレス処理工程は、
金属製の板材を第１方向に送る送り工程と、
前記刃部としての複数の凸部が前記第１方向と直交する第２方向に配列された上刃を少なくとも備える前記刃型を用いて、前記送り工程により前記上刃の下方に送られてきた前記板材に対して前記上刃を押し付けることにより、一部せん断加工を行い前記板材に前記凹凸部を形成する凹凸部形成工程と
を備え、前記送り工程により前記板材を所定幅ずつ送りながら、前記凹凸部形成工程を実行することにより前記中間物を得る構成である、燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。
【請求項３】
前記後処理工程は、前記中間物の前記凸部の一部分を平坦にする圧延処理を実行する構成である、請求項１または２に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。
【請求項４】
前記ガス流路形成部材は、ラスカットメタルである、請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。
【請求項５】
膜電極接合体を備えた燃料電池の製造方法であって、
請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法を用いてガス流路形成部材を製造する工程と、
前記製造されたガス流路形成部材を、前記刃部により突出した側の面が前記膜電極接合体と当接するように配置する配置工程と
を備える、燃料電池の製造方法。
【請求項６】
燃料電池用のガス流路形成部材を製造する装置であって、
凸形状の刃部を有する刃型を用いて、凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状である凹凸部を金属製の板材にプレス形成することにより、ガス流路としての開口部を備える中間物を得るプレス部と、
前記中間物を加工して前記ガス流路形成部材を得る後処理部と
を備え、
前記刃型は、
前記刃部の先端が曲線形状となった構成である、燃料電池用ガス流路形成部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用のガス流路形成部材を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池として、膜電極接合体と、膜電極接合体の両側に配置されるセパレータとを備え、膜電極接合体とセパレータとの間に、導電性多孔体であるガス流路形成部材が設けられたものが知られている。ガス流路形成部材としては、金属製の薄板をプレス成形したラスカットメタルが用いられたりする（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８７９５５号公報
【０００４】
前記ラスカットメタルを用いたガス流路形成部材は、ラスカット後の凸部の形状が矩形であることから、成形伸びが大きい。このため、材料破断を裂けようとすると、凸部の幅方向のピッチが拡がってしまうことから、幅方向ピッチを短縮することが困難である。この結果、前記従来の燃料電池では、発電性能を向上することが困難であるという問題が発生した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、凸部の幅方向ピッチを短縮可能な構成とすることで、燃料電池の発電性能を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］  燃料電池用のガス流路形成部材を製造する方法であって、凸形状の刃部を有する刃型を用いて、凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状である凹凸部を金属製の板材にプレス形成することにより、ガス流路としての開口部を備える中間物を得るプレス処理工程と、前記中間物を加工して前記ガス流路形成部材を得る後処理工程とを備え、前記プレス処理工程は、前記刃部の先端が曲線形状となった刃型を用いて行う構成である、燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。
【０００８】
適用例１に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法によれば、先端が曲線形状となった刃部によりせん断することができることから、プレス処理工程により形成される凸部の幅方向ピッチを短縮することができる。したがって、製造されたガス流路形成部材を燃料電池に使用することで、燃料電池の発電性能を向上させることができる。
【０００９】
［適用例２］  適用例１に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法であって、前記プレス処理工程は、金属製の板材を第１方向に送る送り工程と、前記刃部としての複数の凸部が前記第１方向と直交する第２方向に配列された上刃を少なくとも備える前記刃型を用いて、前記送り工程により前記上刃の下方に送られてきた前記板材に対して前記上刃を押し付けることにより、一部せん断加工を行い前記板材に前記凹凸部を形成する凹凸部形成工程とを備え、前記送り工程により前記板材を所定幅ずつ送りながら、前記凹凸部形成工程を実行することにより前記中間物を得る構成である、燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。
【００１０】
適用例２に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法によれば、一般的なプレス処理と同じ作業により中間物を得ることができることから、製造が容易である。
【００１１】
［適用例３］  前記後処理工程は、前記中間物の前記凸部の一部分を平坦にする圧延処理を実行する構成である、適用例１または２に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。
【００１２】
適用例３に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法によれば、圧延処理により前記凸部の一部分が平坦となることから、製造されたガス流路形成部材を膜電極接合体に当接されるに際し、電極を損傷する虞がない。
【００１３】
［適用例４］  前記ガス流路形成部材は、ラスカットメタルである、適用例１ないし３のいずれかに記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法。この構成によれば、ラスカットメタルであるガス流路形成部材に適用することができる。
【００１４】
［適用例５］  膜電極接合体を備えた燃料電池の製造方法であって、適用例１ないし４のいずれかに記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法を用いてガス流路形成部材を製造する工程と、前記製造されたガス流路形成部材を、前記刃部により突出した側の面が前記膜電極接合体と当接するように配置する配置工程とを備える、燃料電池の製造方法。
【００１５】
適用例５に記載の燃料電池の製造方法によれば、ガス流路形成部材の凸部の幅方向ピッチを短縮することができることから、燃料電池の発電性能を向上することができる。
【００１６】
［適用例６］  燃料電池用のガス流路形成部材を製造する装置であって、凸形状の刃部を有する刃型を用いて、凹部と凸部が交互に連続する凹凸形状である凹凸部を金属製の板材にプレス形成することにより、ガス流路としての開口部を備える中間物を得るプレス部と、前記中間物を加工して前記ガス流路形成部材を得る後処理部とを備え、前記刃型は、前記刃部の先端が曲線形状となった構成である、燃料電池用ガス流路形成部材の製造装置。
【００１７】
適用例６に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造装置によれば、適用例１に記載の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法と同様に、製造されたガス流路形成部材を燃料電池に使用することで、燃料電池の発電性能を向上させることができる。
【００１８】
さらに、本発明は、上記適用例１ないし７以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、本発明の燃料電池用ガス流路形成部材の製造方法を用いて製造した燃料電池などの形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例としての燃料電池１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】流路形成部材４０の構造を示す斜視図である。
【図３】ガス拡散層３３ｂと流路形成部材４０とセパレータ７０との積層状態を示す説明図である。
【図４】流路形成部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】プレス処理の工程を示す説明図である。
【図６】従来例の上刃と実施例の上刃とを示す説明図である。
【図７】プレス処理により形成された中間物の斜視図である。
【図８】圧延処理を示す説明図である。
【図９】凸部５３側の頂点がどのように潰されるかを示す説明図である。
【図１０】従来例と本実施例により形成される各凸部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、実施例に基づき説明する。
【００２１】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池の概略構成：
本発明の実施例としての燃料電池１００の概略構成を図１に示す。燃料電池１００は、固体高分子形の燃料電池であり、複数積層された発電体２０を両端のエンドプレート９５，９６で挟持して構成される。発電体２０は、発電がなされる基本構造であり、燃料電池１００は、発電体を複数積層させたスタック構造を有している。この燃料電池１００では、燃料ガスとしての水素および酸化剤ガスとしての空気が水素供給マニホールド９５ａ、空気供給マニホールド９５ｂから発電体２０に供給され、その排ガスが水素排出マニホールド９５ｃおよび空気排出マニホールド９５ｄから排出される。また、冷却水が冷却水供給マニホールド９５ｅから発電体２０に供給され、その排水が冷却水排出マニホールド９５ｆから排出される。
【００２２】
発電体２０は、膜電極接合体としてのＭＥＡ３４（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）の両面にガス拡散層３３ａ、３３ｂが接合したＭＥＧＡ３５の両面に、流路形成部材４０，６０、セパレータ７０，８０が積層されて構成される。なお、本実施例における発電体２０の積層面の寸法は１００ｍｍ×３００ｍｍである。流路形成部材４０，６０は、本発明で言う「ガス流路形成部材」である。
【００２３】
ＭＥＡ３４は、電解質膜３１の表面上に、カソード電極３２ａとアノード電極３２ｂとを備える。電解質膜３１は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子材料の薄膜であり、セパレータ７０，８０の外形よりも小さく流路形成部材４０、６０の外形よりも大きい長方形に形成されている。本実施例では、電解質膜３１には、ナフィオン（登録商標）を用いた。カソード電極３２ａおよびアノード電極３２ｂは、導電性を有する担体上に触媒を担持させた電極であり、本実施例においては、白金触媒を担持したカーボン粒子と、電解質膜３１を構成する高分子電解質と同質の電解質とを備えている。
【００２４】
ガス拡散層３３ａ，３３ｂは、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパやカーボンクロス、あるいは金属メッシュや発泡金属によって形成することができる。本実施例においては、ガス拡散層３３ａ，３３ｂは、カーボンペーパを用いた。ガス拡散層３３ａ，３３ｂは、酸化剤ガスまたは燃料ガスを拡散して、カソード電極３２ａまたはアノード電極３２ｂの全面に供給する。ガス拡散層３３ａ，３３ｂは、流路形成部材４０，６０と比べて小さい気孔率を有しており、ガス拡散機能の他に、集電機能や、ＭＥＡ３４の保護機能も担っている。なお、このガス拡散層３３ａおよび３３ｂには、ＭＥＡ３４の水分量を調節する機能などを持たせてもよい。
【００２５】
かかるＭＥＧＡ３５は、その外周に配されたシールガスケット３６と一体形成される。シールガスケット３６には、水素供給マニホールド３０ａ、空気供給マニホールド３０ｂ、水素排出マニホールド３０ｃ、空気排出マニホールド３０ｄ、冷却水供給マニホールド３０ｅ、冷却水排出マニホールド３０ｆを備えている。また、シールガスケット３６には、厚み方向に、各マニホールドを囲む凸状の部位が形成されており、当該部位は、シールガスケット３６の両側に積層されるセパレータ７０，８０と当接し、マニホールド内からの流体（燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水）の漏れを抑制するシールとして機能する。
【００２６】
流路形成部材４０，６０は、多数の貫通孔が形成された部材であり、本実施例ではラスカットメタルを用いた。流路形成部材４０は、ＭＥＧＡ３５のアノード側とセパレータ７０との間に配設され、セパレータ７０を介して供給された水素を、ＭＥＡ３４の電極面の側方の一方の側から他方の側に向けた流れで流しつつ、水素をＭＥＧＡ３５のアノード側に供給する。同様に、流路形成部材６０は、空気をＭＥＧＡ３５のカソード側に供給する。かかる流路形成部材４０、６０は、耐食性と導電性とを有する金属、例えば、ステンレス鋼やチタン、チタン合金などによって形成されるが、本実施例では、チタンを用いた。流路形成部材４０，６０の詳細な構造については後述する。なお、本実施例では、ＭＥＧＡ３５の両面に流路形成部材４０，６０を備える構成としたが、ＭＥＧＡ３５の片面のみに備える構成としてもよい。
【００２７】
セパレータ７０は、カソード電極３２ａ側に設けられる平坦なカソード側セパレータ７１と、アノード電極３２ｂ側に設けられる平坦なアノード側セパレータ７３と、それらの間に配置される中間セパレータ７２とが一体となって構成される。カソード側セパレータ７１には、水素供給マニホールド７１ａ、空気供給マニホールド７１ｂ、水素排出マニホールド７１ｃ、空気排出マニホールド７１ｄ、冷却水供給マニホールド７１ｅ、冷却水排出マニホールド７１ｆ、空気連通孔７５，７６を備えている。空気供給マニホールド７１ｂに供給された空気は、中間セパレータ７２の空気連通孔７２ｂおよび空気連通孔７５を介して、流路形成部材６０に導かれる。また、その排ガスは、空気連通孔７６および中間セパレータ７２の連通孔（図示せず）を介して、空気排出マニホールド７１ｄに排出される。
【００２８】
同様に、水素供給マニホールド７１ｃに供給された水素は、中間セパレータ７２およびアノード側セパレータ７３の連通孔（図示せず）を介して、流路形成部材４０に導かれ、流路形成部材４０を流れた後、アノード側セパレータ７３の連通孔（図示せず）および中間セパレータ７２の水素連通孔７２ａを介して、水素排出マニホールド７１ａに排出される。また、中間セパレータ７２には、略長方形外形の長辺方向に沿って複数の切欠が形成され、その切欠の両端はそれぞれ、冷却水排出マニホールド７１ｆおよび冷却水供給マニホールド７１ｅと連通している。
【００２９】
かかるセパレータ７０は、ガス不透過な導電性部材、例えば圧縮カーボンやステンレス鋼やチタンから成る部材によって形成されるが、本実施例では、チタンを用いた。なお、セパレータ８０は、セパレータ７０と同様の構成である。
【００３０】
Ａ−２．流路形成部材の構造：
流路形成部材４０，６０の詳細な構造について次に説明する。図２は、流路形成部材４０の構造を示す斜視図である。流路形成部材４０は、図示するように、凹部５１と凸部５３とが交互に連続する凹凸形状である凹凸部５０が、凹部５１と凸部５３の連続方向（図中のｘ方向）と直交する方向（図中のｙ方向）に配列かつ一定の勾配をもって連設された形状として構成される。凹凸部５０は、１つの凹部５１と１つの凸部５３とを１周期として、同一周期で連続している。隣接する凹凸部５０は、凹凸の位相がずれている。また、凸部５３の上部と勾配の登り方向側で隣接する凹部５１の底面とは、連結して構成されている。また、上述の勾配は、角度θでの登り形状となっている。
【００３１】
かかる凹凸形状の外形により、同一形状の貫通孔４１が多数形成されている。なお、本明細書において、凸部５３のうち、勾配の下り側の端部を凸部端５３ａと、凹部５１のうち、勾配の登り側の端部を凹部端５１ａという。本実施例では、この凸部端５３ａ側と凹部端５１ａ側とは、それぞれ同一方向の平面形状に潰されている。ここで言う「同一方向」とは、角度θの勾配の方向と一致する方向である。この結果、凸部端５３ａ側および凹部端５１ａ側には、平坦部が形成される。以下、上記凸部端５３ａ側の平坦部を「凸部側平坦部５４」と、凹部端５１ａ側の平坦部を「凹部側平坦部５２」と呼ぶ。
【００３２】
図２の例では、凹凸をｘ方向に４対、ｙ方向に３対だけ記載しているが、これは図示の都合によるもので、実際は、方向に４００対、ｙ方向に２００対ほど設けられている。
【００３３】
上述した流路形成部材４０について、発電体２０を構成する部材として積層した際の態様について説明する。図３は、ガス拡散層３３ｂと流路形成部材４０とセパレータ７０との積層状態を示す説明図である。前述の通り、流路形成部材４０の凹部側平坦部５２および凸部側平坦部５４は、角度θの勾配を有するため、セパレータ７０およびガス拡散層３３ｂと平行に当接する。すなわち、流路形成部材４０の凹部５１とセパレータ７０とは、凹部側平坦部５２での面接触となり、流路形成部材４０の凸部５３とガス拡散層３３ｂとは、凸部側平坦部５４での面接触となる。
【００３４】
したがって、流路形成部材４０を用いて発電体２０を構成する場合において、燃料電池１００の締結力などが作用した場合に、前記のように面接触であることから接触単位面積あたりに作用する力を低減でき、ガス拡散層３３ｂおよびセパレータ７０（特にガス拡散層３３ｂ）の損傷を抑制することができる。また、接触面積が増加することにより、流路形成部材４０の集電特性を向上させ、また、流路形成部材４０とガス拡散層３３ｂとの接触抵抗も低減することができ、その結果、発電体２０の発電性能が向上する。
【００３５】
なお、図２に示すように、本実施例では、凹部５１と凸部５３とは、反転対象の形状となっていない。この点については、後ほど詳しく説明する。また、カソード電極３２ａ側に配置される流路形成部材６０の構造は、前述した流路形成部材４０の構造と同一である。
【００３６】
Ａ−３．流路形成部材の製造方法：
流路形成部材４０、６０の製造方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。流路形成部材４０の製造は、図４に示すように、まず、流路形成部材４０の基材を用意する（工程Ｓ１１０）。ここでは、基材として、チタン製の薄板を用意した。次いで、基材をプレス処理する（工程Ｓ１２０）。
【００３７】
図５は、プレス処理の工程を示す説明図である。このプレス処理は、いわゆる金属プレスであり、刃型部３００とローラ３４０とを備えるプレス装置を用いて行われる。なお、刃型部３００は、上刃３１０と下刃３２０と下受け刃３３０を備えている。上刃３１０は、複数の凸部がＸ方向に配列されたものである。下刃３２０は、Ｘ方向に沿って伸びるエッジを有するものである。下受け刃３３０は、上刃３１０の凸部に対応した凹部がＸ方向に配列されたものである。
【００３８】
図示するように、基材２１０をローラ３４０により、Ｙ方向に送り（図５（ａ））、上刃３１０をＺ軸方向に上下させ（図５（ｂ））て、プレス加工により、下刃３２０と上刃３１０の凸部、並びに下受け刃３３０の凹部で一部せん断加工を行い、凸部５３と凹部５１とを形成する。これにより、図２に示した凹凸部５０が形成される。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する方向である。なお、図５（ｂ）においては、凸部５３は紙面の下側に向かって突出しているが、図２の状態とは反転されている。
【００３９】
そして、基材２１０をローラ３４０によりＹ方向に送りながら（図５（ｃ））、上刃３１０および下受け刃３３０をＸ方向に移動させる（図５（ｄ））。この時の移動量は、凹凸の周期の半分よりも短い長さである。この移動量が、隣接する凹凸部５０間の位相ずれとなる。
【００４０】
上刃３１０と下受け刃３３０を移動させると、再度、上刃３１０を上下させ（図５（ｅ））、図５（ｂ）で形成された凸部５３と凹部５１に対して所定の位相だけずれた配列で、新たな凸部５３と凹部５１とを形成する。これにより、図５（ｂ）により形成した凹凸部５０に連結される新たな凹凸部５０′が形成される。そして、上刃３１０および下受け刃３３０をもとの位置に戻す（図５（ｆ））。以後、図５（ｂ）から図５（ｆ）の工程を繰り返すことにより、流路形成部材４０が得られる。
【００４１】
前記構成のプレス処理において用いられる上刃（以下、「実施例の上刃」と呼ぶ）は、従来のプレス装置で用いられる上刃（以下、「従来例の上刃」と呼ぶ）と相違する特徴的な形状をしている。図６は、従来例の上刃と実施例の上刃とを示す説明図である。図６（ａ）に従来例の上刃９１０を示し、図６（ｂ）に本実施例の上刃３１０を示した。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、従来例の上刃９１０は、凸形状の複数の刃部９１２を備えるが、各刃部９１２の先端９１２Ｋは平らとなっている。これに対して、図６（ｂ）に示すように、実施例の上刃３１０は、同じく凸形状の複数の刃部３１２を備えるが、各刃部３１２の先端３１２Ｋはアールを持つアール形状となっている。なお、「アール形状」とは、所定半径の円弧である。
【００４３】
なお、本実施例では、先端アール半径は０．０１〜０．３［ｍｍ］である。より好ましくは、先端アール半径は０．０５〜０．２［ｍｍ］である。かかる半径のアールとすることで、後述する作用効果を確実に発揮させることができる。
【００４４】
一方、下受け刃３３０についても、刃部３１２の先端３１２Ｋと対応した形状、すなわち、上下方向で反転したアール形状の凹部が形成されている。
【００４５】
なお、本実施例では、各刃部３１２の先端３１２Ｋは、アール形状、すなわち円弧形状としたが、これに換えて、楕円弧形状としてもよい。なお、この楕円形状の構成においては、長径が０．０５〜０．２［ｍｍ］、短径が０．０１〜０．２［ｍｍ］であることが好ましい。さらには、各刃部３１２の先端３１２Ｋは、円弧形状および楕円弧形状に限る必要はなく、丸みを持った曲線形状であればどのような形状に換えることもできる。なお、下受け刃３３０についても、同様に、上刃３１０に対応した形状となる。
【００４６】
なお、本プレス処理では、成形の精度を高めるために下受け刃３３０を用意したが、下受け刃３３０は省略することも可能である。
【００４７】
図７は、工程Ｓ１２０のプレス処理により形成された中間物の斜視図である。図示するように、図２に示した流路形成部材４０と同様に、凹部５１と凸部５３とが交互に連続する凹凸形状である凹凸部５０が、凹部５１と凸部５３の連続方向（図中のｘ方向）と直交する方向（図中のｙ方向）に配列（隣接する凹凸部とは位相ずれを持って配列）かつ一定の勾配をもって連設された形状として、中間物１４０は構成される。前述したようにプレス処理により用いる上刃３１０は先端アール形状となっていることから、図示するように、凸部５３は、頂上Ｐがアールを持った形状となる。一方、凹部の底部Ｂは平坦となる。
【００４８】
図４に戻り、工程Ｓ１２０の実行後、工程Ｓ１２０で得られた中間物１４０を圧延する圧延処理を行う（工程Ｓ１３０）。
【００４９】
図８は、圧延処理を示す説明図である。２個または２個以上のロール４１０、４２０を回転させ、ロール４１０とロール４２０の間に中間物１４０を通す。中間物１４０は、各凸部５３における各頂上Ｐ（図７）の一方端（図７の手前側の端部）ＰＸを結ぶ方向が水平方向となるように配置し、水平方向からロール４１０、４２０の間に通される。ロール４１０とロール４２０とにより、中間物１４０は成形・加工される。この結果、中間物１４０における凹部５１と凸部５３の各頂点が潰される。なお、ここで言う「圧延」とは、圧縮して厚さを減少させて所定の形状に加工するものである。
【００５０】
図９は、凸部５３側の頂点がどのように潰されるかを示す説明図である。図示するように、凸部５３は、Ｒ方向に対して角度θだけ傾斜した面Ｓでもって押圧されることになる。ここで、Ｒ方向は、中間物１４０の成形前の基材２１０の表面方向Ｒに対して角度θだけ傾いた方向である。角度θは、図２の勾配の角度θと一致する。
【００５１】
上記のロール４１０とロール４２０とによる圧延処理により、図２に示す、凹部５１に凹部側平坦部５２が、凸部５３に凸部側平坦部５４が形成された流路形成部材４０が製造されることになる（図８も参照）。他方側の流路形成部材６０についても、同じ図４に示した製造方法で製造される。
【００５２】
Ａ−４．燃料電池の製造方法：
燃料電池１００の製造方法は次の通りのものである。この製造方法は、前記Ａ−３の段落に記載された方法で流路形成部材４０、６０を製造する。そうして、前記製造されたガス流路形成部材４０、６０を、凸部５３側の面がＭＥＧＡ３５と当接するように配置し、積層する。この積層は、周知の方法によるもので、ここでは説明は省略する。
【００５３】
Ａ−５．実施例効果：
前記構成の流路形成部材４０、６０の製造方法によれば、プレス処理工程において、先端アール形状の刃部によりせん断することができることから、プレス処理工程により形成される凸部５３の幅方向ピッチを短縮することができる。以下、このことについて詳述する。
【００５４】
図１０は、従来例と本実施例により形成される各凸部を示す説明図である。図１０（ａ）に、従来のプレス処理により形成される凸部９５３を示し、図１０（ｂ）に、本実施例のプレス処理により形成される凸部５３を示した。
【００５５】
図１０（ａ）に示すように、従来例の凸部９５３は矩形となっている。これは、図６（ａ）に示したように従来例の上刃９１０の先端９１２Ｋが平らとなっているためである。これに対して、本実施例のプレス処理により形成される凸部９５３は、本実施例の上刃３１０の先端３１２Ｋがアール形状となっていることから、図１０（ｂ）に示すように、丸みを持った（アールを持った）形状となる。ラスカットする形状は、材料の伸び率によって成約されることから、同じ伸び率で設計した場合、図１０（ａ）のように矩形状とするよりも、図１０（ｂ）に示すように丸みを持った方が、幅方向ピッチＬＷが短く、切り込み深さＳＷが長くなることがわかる。すなわち、本実施例の幅方向ピッチＬＷは従来例の幅方向ピッチＬＷ＊よりも短く、本実施例の切り込み深さＳＷは従来例の切り込み深さＳＷ＊よりも長くなる。
【００５６】
このため、製造後の流路形成部材４０、６０は、従来例に比べて、凸部の幅方向ピッチＬＷが短いものとなる。幅方向ピッチが短いと、燃料電池として組み付けたときに、均一な面圧を電極３２ａ、３２ｂ（より正確にはガス拡散層３３ａ，３３ｂ）にかけることができ、燃料電池１００の各相関の接触抵抗を下げることができる。さらに、幅方向ピッチが短いと、ガス流路と電極３２ａ、３２ｂ間の接点を数多く持つことができることから、生成水の排水性を高めることができる。これらのことから、本実施例の流路形成部材４０、６０の製造方法によれば、燃料電池１００の発電性能を向上することができる。
【００５７】
さらに、上刃３１０が先端アール形状であることから、せん断の切れ味がよくなるという効果を奏する。これは、従来例の場合、上刃に対してせん断荷重が“線”でかかっていたのに対して、本実施例では“点”でかかるためである。鋏を考えれば判ることで、点でせん断しその点が移動していくことで、切れ味鋭くせん断を行うことができる。このため、カット後の形状においてダレやバリが生じにくくなく。このため、ＭＥＧＡ３５からの生成水をセパレータ７０、８０側へ効率的に移動させることができることから、排水性が向上し、発電性能をより優れたものとすることができる。
【００５８】
Ｂ：変形例：
なお、この発明は前記の実施例やその変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５９】
・変形例１：
前記実施例では、プレス処理工程Ｓ１２０において、基材をローラによって刃型部に送る構成としたが、これに換えて、基材は固定した状態で刃型部を移動することにより、基材を上刃と下刃の間に位置させる構成としてもよい。要は、基材を刃型部に対して相対的に移動する構成とすればよい。
【００６０】
・変形例２：
前記実施例では、プレス処理工程Ｓ１２０において、一列ずつプレスするいわゆる逐次プレスによりプレスを行う構成としたが、これに換えて、基材の全面を一度にプレスする単発プレスを行う構成としてもよい。また、複数列ずつプレスしていく順送プレスにより行う構成としてもよい。さらには、ロールに凸形状の刃部を設け、そのロールを基材に対して相対的に移動することで、凹凸部を形成する構成としてもよい。この場合、ロールの前記刃部を先端アール形状とする。この構成によれば、前記実施例と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
・変形例３：
前記実施例では、後処理工程としての圧延処理工程Ｓ１３０において、回転する２本のホールの間に中間物１４０を通して連続的に圧縮する構成としたが、これに換えて、単発のプレス機によって中間物の全域を一度に圧縮する構成としてもよい。さらに、後処理工程は、中間物の凸部の一部分を平坦にする圧延処理に限る必要もなく、中間物を加工して前記ガス流路形成部材を得る構成であればどのような構成としてもよい。
【００６２】
・変形例４：
前記実施例においては、発電体２０は、ＭＥＧＡ３５とセパレータ７０，８０との間に、単一の流路形成部材４０，６０を積層する構成としたが、ＭＥＧＡ３５とセパレータ７０，８０との間に、複数の流路形成部材を重ねて積層する構成としてもよい。この場合、ＭＥＧＡ３５と直接的に当接する流路形成部材のみを、本発明の流路形成部材としてもよい。
【００６３】
・変形例５：
実施例においては、流路形成部材４０，６０としてラスカットメタルを用いたが、ラスカットメタルを流路形成部材４０の勾配の方向に圧延加工したエキスパンドメタルでもよい。
【００６４】
・変形例６：
前記実施例では、セパレータ７０，８０は、三層積層型のものとして表面のフラット化が容易であるものとしたが、これに換えて、表面が平坦な他の板状部材としてもよい。また、必ずしも表面が平坦なセパレータに限る必要もない。もちろん三層積層型に限る必要もない。
【００６５】
・変形例７：
前記実施例では、カソード側、アノード側の双方、同一の製造方法により流路形成部材４０，６０を製造していたが、これに換えて、一方側だけとしてもよい。すなわち、一方側の流路形成部材だけを図４に示す製造方法により製造し、他方側の流路形成部材は従来からの製造方法により製造する構成としてもよい。
【００６６】
・変形例８：
また、前記実施例および変形例とは異なる種類の燃料電池に本発明を適用することとしてもよい。例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池に適用することができる。あるいは、固体高分子以外の電解質層を有する燃料電池であってもよく、本発明を適用することで同様の効果が得られる。
【００６７】
なお、前述した実施例および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、本発明はこれらの実施例および各変形例になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様での実施が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
２０…発電体
３０ａ…水素供給マニホールド
３０ｂ…空気供給マニホールド
３０ｃ…水素排出マニホールド
３０ｄ…空気排出マニホールド
３０ｅ…冷却水供給マニホールド
３０ｆ…冷却水排出マニホールド
３１…電解質膜
３２ａ…カソード電極
３２ｂ…アノード電極
３３ａ…ガス拡散層
３３ｂ…ガス拡散層
３６…シールガスケット
４０…流路形成部材
４１…貫通孔
５０…凹凸部
５１…凹部
５１ａ…凹部端
５２…凹部側平坦部
５３…凸部
５３ａ…凸部端
５４…凸部側平坦部
６０…流路形成部材
７０…セパレータ
７１…カソード側セパレータ
７１ａ…水素供給マニホールド
７１ｂ…空気供給マニホールド
７１ｃ…水素排出マニホールド
７１ｄ…空気排出マニホールド
７１ｅ…冷却水供給マニホールド
７１ｆ…冷却水排出マニホールド
７２…中間セパレータ
７２ａ…水素連通孔
７２ｂ…空気連通孔
７３…アノード側セパレータ
７５…空気連通孔
７６…空気連通孔
８０…セパレータ
９５…エンドプレート
９５ａ…水素供給マニホールド
９５ｂ…空気供給マニホールド
９５ｃ…水素排出マニホールド
９５ｄ…空気排出マニホールド
９５ｅ…冷却水供給マニホールド
９５ｆ…冷却水排出マニホールド
１００…燃料電池
１４０…中間物
２１０…基材
３００…刃型部
３１０…上刃
３１２…刃部
３１２Ｋ…先端
３２０…下刃
３４０…ローラ
４１０…ロール
４２０…ロール
【図１】
2011181442.tif 000003
【図２】
2011181442.tif 000004
【図３】
2011181442.tif 000005
【図４】
2011181442.tif 000006
【図５】
2011181442.tif 000007
【図６】
2011181442.tif 000008
【図７】
2011181442.tif 000009
【図８】
2011181442.tif 000010
【図９】
2011181442.tif 000011
【図１０】
2011181442.tif 000012