(57)【要約】【課題】  良好なガス流通性を確保しつつ未反応ガスの排出量を低減して燃料電池の発電効率を向上させる燃料電池用セパレータおよびガス拡散部材の成形方法を提供すること。【解決手段】  セパレータ１０は、セパレータ本体１１とガス拡散部材としてのコレクタ１２とから構成される。本体１１は、燃料ガスと酸化剤ガスとの混流を防止する。コレクタ１２は、網目状かつ階段状に形成される貫通孔が第１の方向に配列した第１貫通孔群と、第１の方向と異なる第２の方向に配列した第２貫通孔群とを有する。この構成により、導入されたガスの良好な流通性を確保できる。また、第１貫通孔群および第２貫通孔群によって形成されるガス流路内を流通させることにより、導入されたガスを蛇行させることができる。これにより、導入されたガスを良好にＭＥＡ３０に供給できて燃料電池の発電効率を向上させることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給する燃料電池用セパレータであって、
前記燃料ガスと酸化剤ガスとを分離して混流を防止する平板状のセパレータ本体と、
網目状かつ階段状に形成される複数の貫通孔が第１の方向に配列した第１貫通孔群と、網目状かつ階段状に形成される複数の貫通孔が前記第１の方向とは異なる第２の方向に配列した第２貫通孔群とを有し、前記セパレータ本体と前記電極層との間にて、前記燃料ガスまたは酸化剤ガスを前記電極層に供給するためのガス流路を前記第１貫通孔群および前記第２貫通孔群によって形成するガス拡散部材とから構成したことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
請求項１に記載した燃料電池用セパレータにおいて、
前記ガス拡散部材に形成される前記第１貫通孔群と前記第２貫通孔群とが、前記燃料ガスまたは前記酸化剤ガスの流通方向に対して順次連続的に配置されることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
請求項１に記載した燃料電池用セパレータにおいて、
前記ガス拡散部材は、
並列に配置された複数の前記第１貫通孔群を有するとともに、並列に配置された複数の前記第２貫通孔群を有することを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
請求項１に記載した燃料電池用セパレータにおいて、
前記ガス拡散部材を、
前記第１貫通孔群が並列に複数形成された第１貫通孔群形成領域と、前記第２貫通孔群が並列に複数形成された第２貫通孔群形成領域とを順次繰り返し形成したメタルラスから成形したことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
請求項１に記載した燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法であって、
薄板素材を載置する固定型と、同固定型に対して前記薄板素材の送り方向に配置されて前記薄板素材の板厚方向にて移動するとともに前記薄板素材の板幅方向に移動し、前記薄板素材をせん断することにより貫通孔を形成するせん断型とを有する成形装置を用い、
前記薄板素材を所定の加工長さ分だけ送り、前記薄板素材の板厚方向に対して前記せん断型を移動させるとともに退避させて貫通孔を形成する加工サイクルを、前記せん断型を前記薄板素材の板幅方向における一方向にて予め設定された複数の加工位置ごとに実行して前記第１貫通孔群を成形する第１の工程と、
前記第１の工程後、前記薄板素材を所定の加工長さ分だけ送り、前記薄板素材の板厚方向に対して前記せん断型を移動させるとともに退避させて貫通孔を形成する加工サイクルを、前記せん断型を前記薄板素材の板幅方向における他方向にて予め設定された複数の加工位置ごとに実行して前記第２貫通孔群を成形する第２の工程とを備えたことを特徴とする燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法。
【請求項６】
請求項５に記載した燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法において、
前記第２の工程は、前記第１の工程における前記予め設定された複数の加工位置のうちの最後の加工位置を、前記第２の工程における前記予め設定された複数の加工位置のうちの最初の加工位置として前記加工サイクルを実行することを特徴とする燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法。
【請求項７】
請求項５に記載した燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法において、
前記第１の工程と前記第２の工程を順次繰り返し実行することを特徴とする燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法。
【請求項８】
請求項５に記載した燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法において、
前記せん断型は、所定の間隔によって形成された複数のせん断刃を有することを特徴とする燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法。
【請求項９】
請求項８に記載した燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法において、
前記せん断刃は、
前記薄板素材の送り方向に対して垂直な断面形状が台形形状または三角形状であることを特徴とする燃料電池セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法。
【請求項１０】
請求項５に記載した燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法において、
前記第１の工程における前記加工サイクルを前記予め設定された加工位置ごとに複数回繰り返し実行し、
前記第２の工程における前記加工サイクルを前記予め設定された加工位置ごとに複数回繰り返し実行することを特徴とする燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池、特に、固体高分子型燃料電池に採用される燃料電池用セパレータおよび同燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池は、一般的に、電解質膜の一面側に形成されたアノード電極層と、他面側に形成されたカソード電極層とからなる膜−電極接合体を備えている。そして、固体高分子型燃料電池においては、アノード電極層とカソード電極層に対して、それぞれ、燃料ガス（例えば、水素ガスなど）と酸化剤ガス（例えば、空気など）が外部から供給されることにより、膜−電極接合体にて電極反応が生じて発電される。このため、固体高分子型燃料電池の発電効率を向上させるためには、膜−電極接合体に対して、電極反応に必要な燃料ガスおよび酸化剤ガスを効率よく供給することが重要である。
【０００３】
ここで、固体高分子型燃料電池においては、アノード電極層とカソード電極層に対して、外部から供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを互いに分離して供給するとともに、膜−電極反応によって発電された電気を外部に出力するためのセパレータが設けられる。そして、従来から、固体高分子型燃料電池の発電効率を向上させるために、セパレータにおける燃料ガスまたは酸化剤ガスをアノード電極層またはカソード電極層に供給するガス供給効率を向上させることが提案されている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、薄平板状の基板と網目状の導電体とから構成されるセパレータを採用した燃料電池が示されている。この従来の燃料電池における網目状の導電体は、例えば、菱形のスリットが形成されたエキスパンドメタルやメタルラスなどから形成されており、外部から導入された燃料ガスまたは空気（酸化剤ガス）の流通方向に垂直な断面形状が略矩形状に成形された複数のガス流路が形成されている。そして、この従来の燃料電池においては、外部から導入された燃料ガスまたは酸化剤ガスを略矩形状に成形されたガス流路内で流通させることにより、導電体に形成された網目を介して、これらガスを膜−電極接合体のアノード電極層またはカソード電極層に供給することができ、ガス供給効率を向上させるようになっている。
【０００５】
また、例えば、下記特許文献２には、セパレータのガス供給機能を改善できる燃料電池のセパレータが示されている。この燃料電池セパレータは、平板状の第１部材（カーボン）と、この第１部材に積層され、アノード電極層およびカソード電極層に弾発的に接触するとともにガス流路を形成する複数の突片が形成された第２部材（金属板）とから構成されている。そして、この従来の燃料電池のセパレータにおいては、第２部材の複数の突片によって形成されたガス流路内を通過させることによって乱流を生じさせ、外部から供給された燃料ガスまたは酸化剤ガスをあらゆる方向に立体的に通過させるようになっている。これにより、燃料ガスおよび酸化剤ガスを良好に拡散させることができ、アノード電極層およびカソード電極層に対するガス供給効率を高めるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−２０９４７０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８４４２２号公報
【発明の開示】
【０００６】
このように、上記特許文献１に示された燃料電池における網目状の導電体や上記特許文献２に示された燃料電池のセパレータにおける第２部材、すなわち、ガス拡散部材は、外部から導入された燃料ガスまたは酸化剤ガスを拡散させることができる。したがって、アノード電極層またはカソード電極層に対するガス供給効率を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に示された網目状の導電体および上記特許文献２に示された第２部材においては、断面略矩形状に成形されるガス流路や突片によって形成されるガス流路が、例えば、燃料ガスおよび酸化剤ガスを内部に導入する導入口と導入したガスを外部に導出する導出口とを結ぶ方向に対して、略平行となる場合がある。このため、形成されたガス流路によって、導入口と導出口とが直線的に連通する状態となり得る。そして、この状態においては、導入された燃料ガスおよび酸化剤ガスが形成されたガス流路を流通すると、一部は導電体に形成された網目や突片によって拡散されてアノード電極層およびカソード電極層によって消費されるものの、他部は拡散されることなく、言い換えれば、アノード電極層およびカソード電極層によって消費されることなく外部に排出される可能性がある。
【０００８】
このように、消費されずに排出される燃料ガスおよび酸化剤ガス、すなわち、未反応ガスが増加する状況においては、燃料電池における発電効率の向上は見込めない。言い換えれば、燃料電池における発電効率を向上させるためには、導入された燃料ガスおよび酸化剤ガスをより効率よくアノード電極層およびカソード電極層に供給し、未反応ガスの排出量を低減する必要がある。ここで、上記特許文献２に示された第２部材においては、例えば、突片の形成位置などを調整することにより、導入された燃料ガスおよび酸化剤ガスの流れをより乱流化させてアノード電極層およびカソード電極層へのガス供給量を増加させる、すなわち、未反応ガスの排出量を低減することは可能であると考えられる。
【０００９】
しかし、この場合には、ガス流路内を流通する燃料ガスおよび酸化剤ガスの流通抵抗、言い換えれば、圧力損失が増大するために、新たな燃料ガスおよび酸化剤ガスの導入が阻害される可能性がある。この場合、結果的に、アノード電極層およびカソード電極層に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスが不足する可能性があり、燃料電池の発電効率を向上させることが難しくなる。
【００１０】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、良好なガス流通性を確保しつつ未反応ガスの排出量を低減して、燃料電池の発電効率を向上させる燃料電池用セパレータおよび同燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法を提供することにある。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、燃料電池の電極構造体を構成する電極層に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとをそれぞれ供給する燃料電池用セパレータであって、前記燃料ガスと酸化剤ガスとを分離して混流を防止する平板状のセパレータ本体と、網目状かつ階段状に形成される複数の貫通孔が第１の方向に配列した第１貫通孔群と、網目状かつ階段状に形成される複数の貫通孔が前記第１の方向とは異なる第２の方向に配列した第２貫通孔群とを有し、前記セパレータ本体と前記電極層との間にて、前記燃料ガスまたは酸化剤ガスを前記電極層に供給するためのガス流路を前記第１貫通孔群および前記第２貫通孔群によって形成するガス拡散部材とから構成したことにある。
【００１２】
これによれば、外部から導入された燃料ガスおよび酸化剤ガスは、セパレータ本体によって混流が防止されて、セパレータ本体と電極層との間に導入される。そして、導入された燃料ガスと酸化剤ガスは、ガス拡散部材によって形成されるガス流路を介して電極層に供給される。この場合、ガス拡散部材によって形成されるガス流路は、第１の方向に配列した第１貫通孔群および第１の方向とは異なる第２の方向に配列した第２貫通孔群によって形成される。これにより、導入された燃料ガスと酸化剤ガスは、第１貫通孔群および第２貫通孔群の配置方向すなわち第１の方向と第２の方向に蛇行しながら流通する。
【００１３】
このようにガス流路を流通する燃料ガスと酸化剤ガスは、形成された貫通孔を通過することによる拡散に加えて、蛇行することによっても拡散する。したがって、導入されたガスを良好に拡散することができるため、電極層に対して燃料ガスまたは酸化剤ガスを効率よく供給でき、電極構造体における電極反応を促進することができる。その結果、未反応ガスを大幅に低減することができて燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００１４】
また、第１貫通孔群および第２貫通孔群を形成する各貫通孔は、網目状かつ階段状に形成される。これにより、導入された燃料ガスおよび酸化剤ガスが階段状に形成される貫通孔部分を優先的に流通することにより、流通抵抗（圧力損失）を低減することができる。これにより、外部から電極層に対して新たな燃料ガスおよび酸化剤ガスを容易に導入することができ、その結果、電極構造体における電極反応に必要なガスを十分に供給することができて燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００１５】
また、この場合、前記ガス拡散部材に形成される前記第１貫通孔群と前記第２貫通孔群とが、前記燃料ガスまたは前記酸化剤ガスの流通方向に対して順次連続的に配置されるとよい。また、前記ガス拡散部材は、並列に配置された複数の前記第１貫通孔群を有するとともに、並列に配置された複数の前記第２貫通孔群を有するとよい。さらに、前記ガス拡散部材を、前記第１貫通孔群が並列に複数形成された第１貫通孔群形成領域と、前記第２貫通孔群が並列に複数形成された第２貫通孔群形成領域とを順次繰り返し形成したメタルラスから成形するとよい。
【００１６】
これらによれば、ガス拡散部材に形成される第１貫通孔群と第２貫通孔群とを燃料ガスまたは酸化剤ガスの流通方向に対して順次連続的に（繰り返し）配置することができる。すなわち、ガス拡散部材における第１貫通孔群と第２貫通孔群を、例えば、第１貫通孔群、第２貫通孔群、第１貫通孔群・・・のように直列的に配置することができる。これにより、第１貫通孔群と第２貫通孔群の配置個数（繰り返し回数）に応じて、導入された燃料ガスと酸化剤ガスを蛇行させることができてより良好に拡散させることができる。したがって、電極層に対して燃料ガスまたは酸化剤ガスをより効率よく供給できることにより、電極構造体における電極反応を促進することができる。その結果、未反応ガスを大幅に低減することができて燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００１７】
また、ガス拡散部材に形成される第１貫通孔群と第２貫通孔群とを、それぞれ、並列に複数配置することができる。これにより、導入された燃料ガスと酸化剤ガスとが流通するガス流路数を増加させることができ、流通抵抗（圧力損失）をより低減することができる。したがって、外部から電極層に対して新たな燃料ガスおよび酸化剤ガスを容易に導入することができ、その結果、電極構造体における電極反応に必要なガスを十分に供給することができて燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００１８】
また、ガス拡散部材を第１貫通孔群が並列に複数形成された第１貫通孔群形成領域と第２貫通孔群が並列に複数形成された第２貫通孔群形成領域とが順次繰り返し形成したメタルラスから成形することができる。これにより、ガス拡散部材に形成される第１貫通孔群と第２貫通孔群とを燃料ガスまたは酸化剤ガスの流通方向に対して順次連続的に（繰り返し）配置することができ、また、導入された燃料ガスと酸化剤ガスとが流通するガス流路数を増加させることができる。したがって、燃料ガスと酸化剤ガスとを良好に拡散できるとともに流通抵抗（圧力損失）を抑えることができ、電極層に対して燃料ガスまたは酸化剤ガスをより効率よく供給できる。その結果、電極構造体における電極反応を促進することができて未反応ガスを大幅に低減することができ、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の他の特徴は、上述した燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法が、薄板素材を載置する固定型と、同固定型に対して前記薄板素材の送り方向に配置されて前記薄板素材の板厚方向にて移動するとともに前記薄板素材の板幅方向に移動し、前記薄板素材をせん断することにより貫通孔を形成するせん断型とを有する成形装置を用いるものであり、前記薄板素材を所定の加工長さ分だけ送り、前記薄板素材の板厚方向に対して前記せん断型を移動させるとともに退避させて貫通孔を形成する加工サイクルを、前記せん断型を前記薄板素材の板幅方向における一方向にて予め設定された複数の加工位置ごとに実行して前記第１貫通孔群を成形する第１の工程と、前記第１の工程後、前記薄板素材を所定の加工長さ分だけ送り、前記薄板素材の板厚方向に対して前記せん断型を移動させるとともに退避させて貫通孔を形成する加工サイクルを、前記せん断型を前記薄板素材の板幅方向における他方向にて予め設定された複数の加工位置ごとに実行して前記第２貫通孔群を成形する第２の工程とを備えるようにしたことにもある。
【００２０】
この場合、前記第２の工程は、前記第１の工程における前記予め設定された複数の加工位置のうちの最後の加工位置を、前記第２の工程における前記予め設定された複数の加工位置のうちの最初の加工位置として前記加工サイクルを実行するようにするとよい。また、前記第１の工程と前記第２の工程を順次繰り返し実行するようにするとよい。さらに、この場合、前記せん断型は、所定の間隔によって形成された複数のせん断刃を有するとよく、前記せん断刃は、前記薄板素材の送り方向に対して垂直な断面形状が台形形状または三角形状であるとよい。
【００２１】
これらによれば、別途特殊な加工装置を用いる必要がなく、設備コストを低減することができる。そして、第１の工程および第２工程において、複数の加工位置ごとに貫通孔を形成する加工サイクルを実行することができるため、ガス拡散部材の第１貫通孔群と第２貫通孔群を容易に形成することができる。また、第２の工程における最初の加工位置を第１の工程における最後の加工位置と一致させることができるため、第１貫通孔群と第２貫通孔群を導入された燃料ガスまたは酸化剤ガスの流通方向に対して直列的に配置することができる。また、第１の工程と第２の工程を順次繰り返し実行することができるため、第１貫通孔群と第２貫通孔群の配置個数を容易に変更することができる。さらに、せん断型のせん断刃を複数の台形形状または三角形状とすることができるため、並列に複数の第１貫通孔群および第２貫通孔群を容易に形成することができる。
【００２２】
また、前記第１の工程における前記加工サイクルを前記予め設定された加工位置ごとに複数回繰り返し実行し、前記第２の工程における前記加工サイクルを前記予め設定された加工位置ごとに複数回繰り返し実行するようにするとよい。
【００２３】
これによれば、同一の加工位置にて複数回貫通孔を成形する加工サイクルを実行することにより、せん断型のせん断刃の形状が転写された部分すなわち階段状部分の板厚を大きくすることができる。したがって、このように成形されるガス拡散部材を用いて燃料電池セパレータを構成することにより、燃料ガスまたは酸化剤ガスを導通する際の流路抵抗（圧力損失）を低減することができ、電極層に対して電極反応に必要な燃料ガスまたは酸化剤ガスを十分に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池用セパレータ１０（以下、単にセパレータ１０という）を用いて構成された固体高分子型の燃料電池スタックの一部を概略的に示した断面図である。燃料電池スタックは、２つのセパレータ１０と、これらセパレータ１０間に配置されて積層されるフレーム２０およびＭＥＡ３０（Membrane-Electrode Assembly：膜−電極接合体）とからなる単セルが多数積層されて形成される。
【００２５】
そして、各単セルに対して、例えば、水素ガスなどの燃料ガスと空気などの酸化剤ガスとが燃料電池スタックの外部から導入されると、電極構造体としてのＭＥＡ３０にて電極反応が起こることによって発電される。ここで、本明細書では、以下の説明において、燃料ガスと酸化剤ガスとをまとめて単にガスともいう。
【００２６】
セパレータ１０は、図１に示すように、燃料電池スタック内に導入されたガスの混流を防ぐセパレータ本体１１と、外部から供給されたガスをＭＥＡ３０に対して一様に拡散するとともに電極反応によって発電された電気を集電するガス拡散部材としてのコレクタ１２とから構成される。
【００２７】
セパレータ本体１１は、素材として金属製の薄板（例えば、板厚が０．１ｍｍ程度のステンレス板など）から形成されている。なお、セパレータ本体１１を形成する素材としては、他に、例えば、金めっきなどの防食処理を施した鋼板などを採用することができる。また、セパレータ本体１１を金属製の薄板から形成することに代えて、導電性を有する非金属材料（例えば、カーボンなど）を素材として形成することも可能である。
【００２８】
そして、セパレータ本体１１は、図２に示すように、略正方形の平板状に形成されており、その周縁部分には、ガス導入口１１ａと、同ガス導入口１１ａに対向するガス導出口１１ｂとからなる対が２対形成されている。なお、各対は、互いに略直交するように形成されている。
【００２９】
ガス導入口１１ａは、略長楕円状の貫通孔に形成されていて、燃料電池スタックの外部から供給された燃料ガスまたは酸化剤ガスを単セル内に導入するとともに、積層された他の単セルに対して供給された燃料ガスまたは酸化剤ガスを流通する。ガス導出口１１ｂも、略長楕円状の貫通孔に形成されていて、単セル内に導入されたガスのうちＭＥＡ３０にて未反応のガスを外部に排出するとともに、積層された他の単セルからの未反応のガスを流通する。
【００３０】
コレクタ１２は、図３（ａ）に示すように、多数の小径の貫通孔が網目状にかつ階段状に形成された金属製の薄板（以下、この金属製の薄板をメタルラスＭＲという）から成形される。ここで、メタルラスＭＲは、例えば、板厚が０．１ｍｍ程度の薄板素材（例えば、ステンレスなど）から形成されるものであり、多数形成される貫通孔の孔径は０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度とされている。また、メタルラスＭＲは、図３（ｂ）にて図３（ａ）における左右方向の側面視を示すように、網目状の貫通孔を形成している部分が順次重なるように連結されていて（以下、この連結部分をボンド部という）、その断面形状が階段形状となっている。そして、このメタルラスＭＲは、以下に説明するように、燃料電池用セパレータを構成するガス拡散部材の成形方法としてのメタルラス成形工程を経て製造される。
【００３１】
メタルラス成形工程は、図４（ａ）に概略的に示すメタルラス加工装置Ｒを用いて、ステンレス板Ｓに多数の網目状の貫通孔を階段形状に形成するものである。メタルラス加工装置Ｒは、ステンレス板Ｓを順次送り供給するための送りローラＯＲと、加工時にステンレス板Ｓを適切に固定するための押え機構ＯＫと、ステンレス板Ｓに順次せん断加工して網目状の貫通孔を成形する刃型Ｈとを備えている。なお、ステンレス板Ｓは、所定の長さに予め切断された板材であってもよいし、コイル状に巻き取られたコイル材であってもよい。
【００３２】
刃型Ｈは、図示省略のベースに固定されてステンレス板Ｓを載置する固定型としての下刃ＳＨと、ステンレス板Ｓの板厚方向（図４（ａ）にて紙面上下方向）およびステンレス板Ｓの板幅方向（図４（ａ）にて紙面垂直方向）に移動可能なせん断型としての上刃ＵＨとから構成される。そして、図４（ｂ）に示すように、下刃ＳＨは、押え機構ＯＫとの間でステンレス板Ｓを適切に固定するために、その上面が平面形状となっている。上刃ＵＨは、図示しないＡＣサーボ機構によってステンレス板Ｓの板厚方向および板幅方向に移動可能とされている。そして、上刃ＵＨの刃形状は、ステンレス板Ｓに対してせん断加工により切れ目を形成するとともに引き伸ばし加工により貫通孔を形成するために、所定の間隔によって形成された複数の略台形形状となっている。
【００３３】
このように構成されたメタルラス加工装置を用いたメタルラス成形工程は、第１工程と第２工程の２つの工程から構成される。すなわち、第１工程は、上刃ＵＨがステンレス板Ｓの板幅方向にて一方向に所定の間隔で移動し、図３（ａ）に示したように、ステンレス板Ｓに第１の方向に配列する貫通孔（以下、第１貫通孔群という）を成形する工程である。なお、以下の説明において、第１貫通孔群が形成される領域を第１貫通孔群形成領域という。また、第２工程は、上刃ＵＨがステンレス板Ｓの板幅方向にて第１工程とは逆方向に所定の間隔で移動し、図３（ａ）に示したように、ステンレス板Ｓに第２の方向に配列する貫通孔（以下、第２貫通孔群という）を成形する工程である。なお、以下の説明において、第２貫通孔群が形成される領域を第２貫通孔群形成領域という。以下、図５〜図８を用いて、このメタルラス成形工程を具体的に説明する。
【００３４】
まず、第１工程においては、図５（ａ）に示すように、上刃ＵＨが初期加工位置にある状態で、送りローラＯＲによってステンレス板Ｓが所定の加工長だけ刃型Ｈに送られる。そして、図５（ｂ）に示すように、上刃ＵＨは、下刃ＳＨ方向すなわちステンレス板Ｓの板厚方向へ降下し、下刃ＳＨとともにその略台形形状の部分によってステンレス板Ｓをせん断して切れ目を加工する。さらに続けて、上刃ＵＨは最下点位置まで降下し、同上刃ＵＨの刃と接触しているステンレス板Ｓを下方に曲げ伸ばし、その後、図５（ｃ）に示すように、初期加工位置まで復帰する。このように、図５（ａ）〜（ｃ）で示される加工サイクルを実行することにより、ステンレス板Ｓの初期加工位置に対応する加工部分に、上刃ＵＨの刃形状が転写された状態となる。
【００３５】
次に、上刃ＵＨは、復帰した初期加工位置から図５におけるステンレス板Ｓの板幅方向右側にて所定の間隔だけ離れた位置に設定された第１加工位置まで移動する。ここで、以下の説明における各加工位置の間隔すなわち上刃ＵＨの移動距離は、例えば、図４に示す上刃ＵＨの刃長ＷＨの１／４程度に設定されるものとする。
【００３６】
そして、図６（ａ）に示すように、上刃ＵＨが第１加工位置に移動した状態で、送りローラＯＲによってステンレス板Ｓが所定の加工長だけ刃型Ｈに送られる。次に、上刃ＵＨは、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、下刃ＳＨ方向に降下してステンレス板Ｓに切れ目を加工するとともに最下点位置まで降下してステンレス板Ｓを曲げ伸ばし、その後、図６（ａ）に示すように、第１加工位置まで復帰する。このように、図６（ａ）〜（ｃ）で示される加工サイクルを実行することにより、ステンレス板Ｓの第１加工位置に対応する加工部分に、上刃ＵＨの刃形状が転写された状態となる。
【００３７】
次に、上刃ＵＨは、復帰した第１加工位置から図６におけるステンレス板Ｓの板幅方向右側にて所定の間隔（上刃ＵＨの刃長ＷＨの１／４程度）だけ離れた位置に設定された第２加工位置まで移動する。そして、この第２加工位置において、上述した第１加工位置における加工と同様に、ステンレス板Ｓに対して加工サイクルを実行する。これにより、ステンレス板Ｓの第２加工位置に対応する加工部分に、上刃ＵＨの刃形状が転写された状態となる。
【００３８】
さらに、上刃ＵＨは、復帰した第２加工位置から図６におけるステンレス板Ｓの板幅方向右側にて所定の間隔（上刃ＵＨの刃長ＷＨの１／４程度）だけ離れた位置に設定された第３加工位置まで移動する。そして、この第３加工位置においても、上述した第１加工位置における加工と同様に、ステンレス板Ｓに対して加工サイクルを実行する。これにより、ステンレス板Ｓの第３加工位置に対応する加工部分に、上刃ＵＨの刃形状が転写された状態となる。
【００３９】
このように、第１工程においては、上刃ＵＨが初期加工位置、第１加工位置、第２加工位置および第３加工位置まで移動して、ステンレス板Ｓに対して加工サイクルを実行する。そして、第１貫通孔群形成領域を形成すると、引き続き、第２工程が実行される。以下、この第２工程を説明する。
【００４０】
この第２工程においては、上記第１工程の第３加工位置（最後の加工位置）を第２工程における初期加工位置とする。そして、上刃ＵＨが、図７（ａ）に示すように、この初期加工位置から図７におけるステンレス板Ｓの板幅方向左側にて所定の間隔だけ離れた位置に設定された第２工程における第１加工位置まで移動する。なお、この第２工程においても、各加工位置の間隔は、例えば、上刃ＵＨの刃長ＷＨの１／４程度に設定されるものとする。
【００４１】
そして、上刃ＵＨが第１加工位置にある状態で、送りローラＯＲによってステンレス板Ｓが所定の加工長だけ刃型Ｈに送られる。そして、図７（ｂ）に示すように、上刃ＵＨは、下刃ＳＨ方向すなわちステンレス板Ｓの板厚方向へ降下し、下刃ＳＨとともにその略台形形状の部分によってステンレス板Ｓをせん断して切れ目を加工する。さらに続けて、上刃ＵＨは最下点位置まで降下し、同上刃ＵＨの刃と接触しているステンレス板Ｓを下方に曲げ伸ばし、その後、図７（ｃ）に示すように、第２工程の第１加工位置まで復帰する。このように、図７（ａ）〜（ｃ）で示される加工サイクルを実行することにより、ステンレス板Ｓの第２工程における第１加工位置に対応する加工部分に、上刃ＵＨの刃形状が転写された状態となる。
【００４２】
次に、上刃ＵＨは、復帰した第２工程の第１加工位置から図７におけるステンレス板Ｓの板幅方向左側にて所定の間隔（上刃ＵＨの刃長ＷＨの１／４程度）だけ離れた位置に設定された第２工程における第２加工位置まで移動する。
【００４３】
そして、図８（ａ）に示すように、上刃ＵＨが第２加工位置に移動した状態で、送りローラＯＲによってステンレス板Ｓが所定の加工長だけ刃型Ｈに送られる。次に、上刃ＵＨは、図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、下刃ＳＨ方向に降下してステンレス板Ｓに切れ目を加工するとともに最下点位置まで降下してステンレス板Ｓを曲げ伸ばし、その後、図８（ａ）に示すように、第２工程の第２加工位置まで復帰する。このように、図８（ａ）〜（ｃ）で示される加工サイクルを実行することにより、ステンレス板Ｓの第２工程における第２加工位置に対応する加工部分に、上刃ＵＨの刃形状が転写された状態となる。
【００４４】
次に、上刃ＵＨは、復帰した第２工程の第２加工位置から図８におけるステンレス板Ｓの板幅方向左側にて所定の間隔（上刃ＵＨの刃長ＷＨの１／４程度）だけ離れた位置に設定された第２工程における第３加工位置まで移動する。そして、この第３加工位置において、上述した第２加工位置における加工と同様に、ステンレス板Ｓに対して加工サイクルを実行する。これにより、ステンレス板Ｓの第２工程における第３加工位置に対応する加工部分に、上刃ＵＨの刃形状が転写された状態となる。
【００４５】
このように、第２工程において、上刃ＵＨが第３加工位置すなわち第１工程における初期加工位置にてステンレス板Ｓに対して切れ目加工および曲げ伸ばし加工が実行されると、上刃ＵＨは、第１工程の第１加工位置から第３加工位置まで順次移動してステンレス板Ｓに対して切れ目加工および曲げ伸ばし加工を実行する。そして、上刃ＵＨは、第１工程の第３加工位置における切れ目加工および曲げ伸ばし加工を実行すると、第２工程の第１加工位置から第３加工位置まで順次移動してステンレス板Ｓに対して切れ目加工および曲げ伸ばし加工を実行する。このようにして、第１工程と第２工程とが繰り返し実行されることにより、図３（ａ）に示したように、第１貫通孔群形成領域と第２貫通孔群形成領域とが繰り返し形成されたメタルラスＭＲが成形される。
【００４６】
具体的に成形されたメタルラスＭＲを説明すると、第１工程において初期加工位置から第３加工位置にて形成される各貫通孔は、図３および図５〜図８におけるステンレス板Ｓの右方向（第１の方向）に順次成形されて配列した複数の第１貫通孔群を形成する。また、第２工程において第１加工位置から第３加工位置にて形成される各貫通孔は、図３および図５〜図８におけるステンレス板Ｓの左方向（第２の方向）に順次成形されて配列した複数の第２貫通孔群を形成する。
【００４７】
そして、メタルラス成形工程によって成形されたメタルラスＭＲは、所定の製品寸法となるように、より詳しくは、後述するＭＥＡ３０のアノード電極層ＡＥまたはカソード電極層ＣＥの大きさと略同一の大きさの正方形となるように成形されて、コレクタ１２として製造される。
【００４８】
このように製造されるコレクタ１２は、セパレータ本体１１に対して一体的に固設されて、セパレータ１０を形成する。このコレクタ１２の固設について、以下に簡単に説明する。コレクタ１２は、セパレータ本体１１の略中央部分に配置される。そして、セパレータ本体１１とコレクタ１２との接触部分は、例えば、ロー付け工法により、金属的に接合されて一体的に固設される。
【００４９】
具体的に説明すると、まず、コレクタ１２に対して、例えば、銅やニッケルなどのペースト状のロー材を塗布する。そして、ロー材を塗布したコレクタ１２をセパレータ本体１１の所定位置に仮止めする。このとき、コレクタ１２は、セパレータ本体１１に形成された一対のガス導入口１１ａおよびガス導出口１１ｂの配置方向と、コレクタ１２（より詳しくは、メタルラスＭＲ）における貫通孔の開口方向とが一致するように仮止めされる。次に、還元ガス雰囲気中にて、仮止めしたセパレータ本体１１とコレクタ１２とを所定温度で所定時間だけ加熱し、その後冷却する。これにより、セパレータ本体１１とコレクタ１２とが金属的に接合されて一体的に固設される。
【００５０】
ここで、セパレータ本体１１とコレクタ１２とを金属的に接合する接合工法については、上述したロー付け工法に限定されるものではない。すなわち、セパレータ本体１１とコレクタ１２とを金属的に接合することができる他の工法、例えば、溶接工法や拡散接合工法を採用することができる。
【００５１】
フレーム２０は、図９に示すように、同一の構造とされた２枚一対の樹脂板本体２１，２２から構成されていて、２枚のセパレータ１０（より詳しくは、セパレータ本体１１）にそれぞれの一面側が固着される。これら樹脂板本体２１，２２は、セパレータ本体１１の外形寸法と略同一の外形寸法とされるとともに、コレクタ１２の成形高さすなわちメタルラスＭＲの板厚よりも僅かに小さい板厚とされている。そして、樹脂板本体２１に対して、樹脂板本体２２は、同一平面方向にて略９０度回転して配置されて積層される。なお、樹脂板本体２１，２２は、種々の樹脂材料を採用することができ、好ましくは、ガラスエポキシ樹脂を採用するとよい。
【００５２】
また、樹脂板本体２１，２２には、その周縁部分にて、単セルを形成した状態でセパレータ本体１１に形成されたガス導入口１１ａおよびガス導出口１１ｂの各貫通孔に対応する位置に同各貫通孔の形状と略同一の形状の貫通孔２１ａ，２１ｂおよび貫通孔２２ａ，２２ｂが形成されている。また、樹脂板本体２１，２２には、その略中央部分にて、セパレータ本体１１に接合されたコレクタ１２を収容する収容孔２１ｃ，２２ｃが形成されている。この収容孔２１ｃ，２２ｃは、固着されるセパレータ本体１１に形成された一対のガス導入口１１ａおよびガス導出口１１ｂと、積層される他方の樹脂板本体２１または樹脂板本体２２に形成された貫通孔２１ａ，２１ｂまたは貫通孔２２ａ，２２ｂとを収容するように形成されている。
【００５３】
このように、収容孔２１ｃ，２２ｃを形成することにより、固着されるセパレータ本体１１の下面（または上面）、収容孔２１ｃ（または収容孔２２ｃ）の内周面およびＭＥＡ３０の上面（または下面）により空間（以下、この空間をガス導通空間という）が形成される。そして、ガス導通空間内に対して、例えば、燃料ガスを一方のガス導入口１１ａから、また、酸化剤ガスを他方のガス導入口１１ａおよび貫通孔２１ａから導入することができる。また、ガス導通空間内を通過した未反応のガスは、一方のガス導出口１１ｂを介して、また、他方のガス導出口１１ｂおよび貫通孔２１ｂを介して外部に導出することができる。
【００５４】
ＭＥＡ３０は、図１および図９に示すように、電解質膜ＥＦと、同電解質膜ＥＦ上にて所定の触媒を層状に積層することにより形成されて、燃料ガスが導入されるガス導通空間側に配置されるアノード電極層ＡＥと、酸化剤ガスが導入されるガス導通空間側に配置されるカソード電極層ＣＥとを主要構成部品としている。なお、これら電解質膜ＥＦ、アノード電極層ＡＥおよびカソード電極層ＣＥの作用（電極反応）については、本発明に直接関係しないため、その詳細な説明を省略する。
【００５５】
電解質膜ＥＦは、フレーム２０の樹脂板本体２１，２２を積層した際に形成される略正方形の開口部分に比して大きく、かつ、樹脂板本体２１，２２を積層した状態で貫通孔２１ａ，２１ｂおよび貫通孔２２ａ，２２ｂを塞がない大きさに形成されている。このように、電解質膜ＥＦを形成することにより、ガス導通空間に導入されたガスが他側に形成されたガス導通空間に漏れること（所謂、クロスリーク）が防止される。電極層としてのアノード電極層ＡＥおよびカソード電極層ＣＥは、その大きさがフレーム２０の樹脂板本体２１，２２を積層した際に形成される略正方形の開口部分に比して僅かに小さい外形寸法とされている。
【００５６】
また、アノード電極層ＡＥおよびカソード電極層ＣＥは、それぞれの表面側が導電性を有した繊維から形成されたカーボンクロスＣＣで覆われて構成される。このカーボンクロスＣＣは、ガス導通空間内に供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスを各電極層に対して均一に供給するものであるとともに、電極反応によって発電された電気をコレクタ１２に効率よく供給するものである。すなわち、カーボンクロスＣＣは繊維状であるため、この繊維間を導通することによって、供給されたガスはより一様に拡散される。また、カーボンクロスＣＣは導電性を有しているため、発電された電気を効率よくコレクタ１２に流すことができる。なお、必要に応じて、カーボンクロスＣＣを省略して実施することも可能である。
【００５７】
そして、単セルは、セパレータ本体１１、コレクタ１２、フレーム２０およびＭＥＡ３０を順次積層することによって形成される。具体的に説明すると、図９に示したように、互いに同一平面内にて略９０度回転されて配置される上下２枚のフレーム２０間にＭＥＡ３０を配置し、例えば、接着剤などを塗布することによって各フレーム２０間にてＭＥＡ３０の電解質膜ＥＦを挟持した状態で一体的に固着する。
【００５８】
この一体的に固着したフレーム２０およびＭＥＡ３０に対して、各フレーム２０の収容孔２１ｃ，２２ｃ内にコレクタ１２を収容する。このとき、コレクタ１２は、収容されるフレーム２０に形成された一対のガス導入口１１ａおよびガス導出口１１ｂの配置方向すなわち導入されたガスの流通方向と、コレクタ１２（より詳しくは、メタルラスＭＲ）における貫通孔の開口方向とが一致するように、フレーム２０の収容孔２１ｃ，２２ｃ内に収容される。
【００５９】
そして、フレーム２０の収容孔２１ｃ，２２ｃ内にコレクタ１２を収容した状態で、例えば、接着剤などを塗布することにより、セパレータ本体１１をフレーム２０に対して一体的に固着する。このとき、樹脂板本体２１，２２の板厚がコレクタ１２の成形高さよりも僅かに小さい寸法であるため、コレクタ１２がセパレータ本体１１によってＭＥＡ３０側に若干押圧された状態で組み付けられる。これにより、コレクタ１２とＭＥＡ３０（より詳しくは、カーボンクロスＣＣ）との接触状態を良好に保つことができる。そして、このように形成された単セルは、要求出力に応じて複数積層されることによって、燃料電池スタックを構成する。
【００６０】
このように構成された燃料電池スタックにおいては、図１に示すように、積層された単セル間でセパレータ本体１１のガス導入口１１ａ同士およびガス導出口１１ｂ同士がフレーム２０の貫通孔２１ａ，２１ｂおよび貫通孔２２ａ，２２ｂを介してすべて連通した状態となる。このため、本明細書中の以下の説明においては、各単セルのガス導入口１１ａおよびフレーム２０の貫通孔２１ａ，２２ａによって形成される連通路をガス供給インナーマニホールド、ガス導出口１１ｂおよびフレーム２０の貫通孔２１ｂ，２２ｂによって形成される連通路をガス排出インナーマニホールドという。
【００６１】
このガス供給インナーマニホールドを介して燃料ガスまたは酸化剤ガスがそれぞれ外部から供給されると、供給された燃料ガスまたは酸化剤ガスは、ガス導通空間内に導入される。このように導入された燃料ガスまたは酸化剤ガスは、コレクタ１２によって、ガス導通空間内を均一に拡散して導通する。
【００６２】
具体的に説明すると、ガス供給インナーマニホールドからガス導通空間内に導入されたガスは、ガス導通空間内に配置されたコレクタ１２に接触しながらガス排出インナーマニホールドに向けて流れる。ここで、コレクタ１２は、ガス供給インナーマニホールド（すなわちガス導入口１１ａ）とガス排出インナーマニホールド（すなわちガス導出口１１ｂ）の配置方向に対して、第１の角度を有して配置された第１貫通孔群と第２の角度を有して配置された第２貫通孔群とを有するメタルラスＭＲから形成されている。
【００６３】
このため、ガス供給インナーマニホールドからガス導通空間内に導入されたガスは、その一部がコレクタ１２（メタルラスＭＲ）のボンド部を導通するものの、図１０に概略的に示すように、大部分が第１貫通孔群および第２貫通孔群によって形成されるガス流路を導通する。これにより、ガス導通空間内に導入されたガスは、第１貫通孔群および第２貫通孔群を形成する各貫通孔の側壁面に衝突しながら、ガス排出インナーマニホールドに向けて蛇行して流通する。
【００６４】
そして、このようにガスが蛇行して流通することにより、ガス導通空間内におけるガスの流れが乱流となる。したがって、ガス導通空間内に導入されたガスは、同空間内において均一に拡散した状態、言い換えれば、ガス濃度勾配が均一化される。このように、ガス導通空間内のガス濃度勾配が均一化され、さらに、ガスがカーボンクロスＣＣを通過することにより、アノード電極層ＡＥとカソード電極層ＣＥに対して、燃料ガスまたは酸化剤ガスが均一に供給される。
【００６５】
これにより、ＭＥＡ３０における電極反応領域は、形成したアノード電極層ＡＥおよびカソード電極層ＣＥの全面となる。この結果、有効な電極反応領域が増大することにより、アノード電極層ＡＥおよびカソード電極層ＣＥが供給された燃料ガスまたは酸化剤ガスと効率よく電極反応して電極反応効率を大幅に向上させることができる。そして、電極反応効率を向上させることに伴って供給されたガスを有効に消費することができるため、未反応ガスを大幅に減少させることができる。したがって、燃料電池は、効率よく電気を発電することができる。
【００６６】
一方で、アノード電極層ＡＥおよびカソード電極層ＣＥにおける電極反応の反応効率が向上すると、ＭＥＡ３０によって効率よく電気が発電される。この発電された電気は、コレクタ１２およびセパレータ本体１１を介して、燃料電池外部に取り出される。このとき、コレクタ１２に多数の網目状の貫通孔が形成されていることにより、単位体積あたりの表面積すなわちＭＥＡ３０（より詳しくは、カーボンクロスＣＣ）との接触面積が大きくなる。このように、ＭＥＡ３０との接触面積を大きくすることにより、ＭＥＡ３０で発電された電気を集電する際の抵抗（集電抵抗）を極めて小さくすることができる。これにより、発電された電気を効率よく、言い換えれば、集電効率を向上させて集電することができる。
【００６７】
以上の説明からも理解できるように、この実施形態によれば、燃料電池スタックの外部からガスは、セパレータ本体１１によって混流が防止されて、セパレータ本体１１とＭＥＡ３０（より詳しくは、アノード電極ＡＥまたはカソード電極ＣＥ）との間に導入される。そして、導入された燃料ガスと酸化剤ガスは、コレクタ１２によって形成されるガス流路を介してアノード電極ＡＥとカソード電極ＣＥに供給される。この場合、コレクタ１２によって形成されるガス流路は、第１の方向に配列した第１貫通孔群および第１の方向とは異なる第２の方向に配列した第２貫通孔群によって形成される。これにより、導入された燃料ガスと酸化剤ガスは、第１貫通孔群および第２貫通孔群の配置方向すなわち第１の方向と第２の方向に蛇行しながら流通する。
【００６８】
このようにガス流路を流通する燃料ガスと酸化剤ガスは、形成された貫通孔を通過することによる拡散に加えて、蛇行することによっても拡散する。したがって、アノード電極ＡＥまたはカソード電極ＣＥに対して燃料ガスまたは酸化剤ガスを効率よく供給できることにより、ＭＥＡ３０における電極反応を促進することができる。その結果、未反応ガスを大幅に低減することができて燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００６９】
また、第１貫通孔群および第２貫通孔群を形成する各貫通孔は、図３に示したように、網目状かつ階段状に形成される。これにより、導入された燃料ガスおよび酸化剤ガスが階段状に形成される第１貫通孔群および第２貫通孔群を優先的に流通することにより、流通抵抗（圧力損失）を低減することができる。これにより、燃料電池スタックの外部からＭＥＡ３０に対して新たな燃料ガスおよび酸化剤ガスを容易に導入することができ、その結果、ＭＥＡ３０における電極反応に必要なガスを十分に供給することができて燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００７０】
また、コレクタ１２を第１貫通孔群が並列に複数形成された第１貫通孔群形成領域と第２貫通孔群が並列に複数形成された第２貫通孔群形成領域とが順次繰り返し形成したメタルラスＭＲから成形することができる。これにより、コレクタ１２に形成される第１貫通孔群と第２貫通孔群とを燃料ガスまたは酸化剤ガスの流通方向に対して順次連続的に（繰り返し）配置することができ、また、導入された燃料ガスと酸化剤ガスとが流通するガス流路数を増加させることができる。したがって、燃料ガスと酸化剤ガスとを良好に拡散できるとともに流通抵抗を抑えることができ、ＭＥＡ３０に対して燃料ガスまたは酸化剤ガスをより効率よく供給できる。その結果、ＭＥＡ３０における電極反応を促進することができて未反応ガスを大幅に低減することができ、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００７１】
上記実施形態においては、メタルラス成形工程の第１工程および第２工程における各加工位置で、上述した加工サイクルを１回だけ実行してメタルラスＭＲを成形するように実施した。この場合、各加工位置で加工サイクルを複数回実行してメタルラスを成形するように実施することも可能である。以下、この変形例を説明するが、上記実施形態と同一部分に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
この変形例におけるメタルラス成形工程においても、上記実施形態と同様に、メタルラス加工装置Ｒを用いて、ステンレス板Ｓに第１貫通孔群形成領域と第２貫通孔群形成領域を繰り返し形成する。ただし、この変形例においては、第１工程および第２工程における各加工位置にて加工サイクルを２回実行する。
【００７３】
具体的に説明すると、上記実施形態と同様に、初期加工位置にて、まず、１回目の加工サイクルを実行する。次に、上刃ＵＨが初期加工位置に復帰した刃型Ｈに対して送りローラＯＲによって再び所定の加工長だけステンレス板Ｓが送られる。そして、上刃ＵＨは、初期加工位置において、再び下刃ＳＨ方向へ降下してステンレス板Ｓに切れ目を加工するとともに、最下点位置まで降下してステンレス板Ｓを曲げ伸ばす。このように、加工サイクルを繰り返し実行することにより、初期加工位置において、上刃ＵＨがステンレス板Ｓに対して所定の加工長分だけずれた位置に刃形状を転写する。
【００７４】
そして、第１工程のその他の各加工位置および第２工程における各加工位置においても、初期加工位置と同様に、加工サイクルを２回実行することにより、図１１に示すように、階段形状が２回の刃形状の転写によって形成されたメタルラスＭＲ’が製造される。なお、図示を省略するが、この変形例において成形される貫通孔の形状は、上記実施形態と同一形状となることはいうまでもない。また、以下の説明において、加工サイクルの実行回数については２回に限定されるものではなく、３回以上実行可能であることはいうまでもない。
【００７５】
このように製造されたメタルラスＭＲ’を用いて成形されたコレクタ１２’においては、上記実施形態におけるコレクタ１２に比して、その板厚が大きくなる。これにより、ガス導通空間内を拡げることができ、導通する際のガスの流路抵抗をより低減することができる。さらに、ガス導通空間内に導入されたガスが第１貫通孔群および第２貫通孔群を通過する際の流路抵抗も小さくすることができる。これらにより、ガス導通空間内を導通するガスは、スムーズに導通することができるため、ガスとアノード電極層ＡＥおよびカソード電極層ＣＥとの反応を促進することができ、燃料電池の発電効率を向上させることができる。その他の効果については、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００７６】
本発明の実施に当たっては、上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００７７】
例えば、上記実施形態および変形例においては、第１工程および第２工程における各加工位置を初期加工位置を含めて４箇所に設定して実施したが、加工位置の設定数はこれに限定されるものではない。すなわち、第１工程および第２工程を実行することにより、第１貫通孔群と第２貫通孔群を形成できれば、設定される加工位置の設定数はいくつであってもよい。
【００７８】
また、上記実施形態および変形例においては、コレクタ１２，１２’を形成するメタルラスＭＲ，ＭＲ’を成形するためのメタルラス加工装置Ｒの上刃ＵＨの刃形状を所定の間隔によって形成された複数の略台形形状として実施した。しかし、例えば、図１２に示すように、刃形状を所定の間隔によって形成された断面略三角形状とした上刃ＵＨ’に変更して実施することも可能である。
【００７９】
そして、この変更した上刃ＵＨ’を採用し、上記実施形態および変形例と同様に、メタルラス成形工程を実施することにより、図１３に示すようなメタルラスＭＲ’’を製造することができる。なお、この場合、第１および第２工程における各加工位置間の距離すなわち上刃ＵＨ’の移動距離は、例えば、略三角形状の刃の形成間隔の１／４程度に設定するとよい。そして、この場合においても、製造されるメタルラスＭＲ’’は、上記実施形態および変形例と同様に、第１の方向（図１３における右方向）に配列した第１貫通孔群と第２の方向（図１３における左方向）に配列した第２貫通孔群とを有する。したがって、このメタルラスＭＲ’’から成形されるコレクタ１２’’を採用した場合であっても、上記実施形態および変形例と同様の効果が期待できる。
【００８０】
また、コレクタ１２，１２’，１２’’（メタルラスＭＲ，ＭＲ’，ＭＲ’’）の貫通孔の形状については、上記実施形態および変形例における貫通孔の形状に限定されるものではない。すなわち、第１の方向に配列した第１貫通孔群および第１の方向とは異なる第２の方向に配列した第２貫通孔群が形成できる形状であれば、いかなる形状であってもよい。
【００８１】
さらに、上記実施形態および変形例においては、セパレータ本体１１とコレクタ１２とを金属的に接合することによって、一体的に固設して実施した。しかし、セパレータ本体１１とコレクタ１２とを金属的に接合することなく実施可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施形態に係るコレクタ（ガス拡散部材）を用いた燃料電池用セパレータを採用して構成した燃料電池スタックの一部示す概略図である。
【図２】図１のセパレータを構成するセパレータ本体を示した概略的な斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、コレクタ（ガス拡散部材）を成形するメタルラスを説明するための図である。
【図４】（ａ）は、図３のメタルラスを成形するメタルラス加工装置を概略的に示した概略図であり、（ｂ）は、（ａ）の刃型の形状を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図３のメタルラスを成形する第１工程の初期加工位置における加工サイクルを説明するために概略的に示した図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図３のメタルラスを成形する第１工程の第１加工位置から第３加工位置における加工サイクルを説明するために概略的に示した図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、図３のメタルラスを成形する第２工程の第１加工位置における加工サイクルを説明するために概略的に示した図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、図３のメタルラスを成形する第２工程の第２加工位置および第３加工位置における加工サイクルを説明するために概略的に示した図である。
【図９】図１に示したフレームおよびＭＥＡの組み付け状態を説明するための概略的な分解斜視図である。
【図１０】ガス導通空間内に配置されたコレクタ（ガス拡散部材）によるガス流れの蛇行を説明するための図である。
【図１１】本発明の変形例に係るコレクタ（ガス拡散部材）を形成するメタルラスを説明するための図である。
【図１２】本発明の変形例に係るメタルラス加工装置における上刃の刃形状を説明するための図である。
【図１３】本発明の変形例に係るメタルラスを説明するための図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…セパレータ、１１…セパレータ本体、１２，１２’，１２’’…コレクタ（ガス拡散部材）、２０…フレーム、３０…ＭＥＡ、ＭＲ，ＭＲ’，ＭＲ’’…メタルラス
【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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