(57)【要約】【課題】ガス流路を確保するとともに、頂部を好適に平坦化し、加えて頂部の破損を防止する燃料電池用セパレータ及びそれの製造方法を提供する。【解決手段】燃料電池用セパレータ１５は、平坦なセパレータ面４１にほぼ直線状に延びた凸条部４２を設けることにより凸条部４２間にガス流路用溝を形成し、凸条部４２を正・負の電極層に当接させてガス流路用溝をガス流路に形成するものである。このセパレータ１５の凸条部４２は、セパレータ面４１に対してほぼ直角に立ち上げた一対の脚部４３と、脚部４３の上端４３ａから外側に向けて張り出した張出部４４と、張出部４４の上端４４ａに、セパレータ面４１に対して平行になるように掛け渡した当接部４５とからなる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦なセパレータ面にほぼ直線状に延びた複数本の凸条部を設けることにより凸条部間にガス流路用溝を形成し、凸条部を正電極層又は負電極層に当接させてガス流路用溝をガス流路に形成する燃料電池用セパレータにおいて、
前記凸条部は、前記セパレータ面に対してほぼ直角に立ち上げた一対の脚部と、それぞれの脚部の上端から外側に向けて張り出した張出部と、それぞれの張出部の上端に、前記セパレータ面に対して平行になるように掛け渡した当接部とからなり、
この当接部を前記正電極層又は負電極層に当接させることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
前記セパレータは、前記当接部の肉厚を、前記脚部の肉厚ととほぼ同一にしたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
正電極層又は負電極層に対向する面にガス流路用溝を備え、正・負の電極層に当接させてガス流路用溝をガス流路とする燃料電池用セパレータの製造方法において、
板状素材の面に対してほぼ直交する方向に、ほぼ直線状に延びた複数の凸条部を突出させ、凸条部間に前記ガス流路用溝を成形する工程と、
各凸条部の頂部のほぼ中央を、凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記頂部のほぼ中央に凹みを成形する工程と、
この凹みの両側部を凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記両側部をそれぞれ外側に向けて幅方向に張り出すとともに、前記頂部を前記電極層に当接可能となるように平坦に成形する工程と、
からなることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項４】
正電極層又は負電極層に対向する面にガス流路用溝を備え、正・負の電極層に当接させてガス流路用溝をガス流路とする燃料電池用セパレータの製造方法において、
板状素材の面に対してほぼ直交する方向に、ほぼ直線状に延びた複数の凸条部を突出させ、凸条部間に前記ガス流路用溝を成形する工程と、
各凸条部の頂部のほぼ中央を、凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記頂部のほぼ中央に凹みを成形する工程と、
この凹みの両側部を凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記両側部をそれぞれ外側に向けて幅方向に張り出すとともに、前記頂部をほぼ平坦に成形する工程と、
この頂部を凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記電極層に当接可能となるように平坦に成形する工程と、
からなることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質膜の両側にそれぞれ正・負の電極層を積層し、これらを両側から挟持することにより燃料電池のセルモジュールを構成する燃料電池用セパレータ及びそれの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、電解質膜の両側にそれぞれ正電極層および負電極層を積層し、正・負の電極層にそれぞれセパレータを当接させてセルモジュールを構成し、このセルモジュールを多数個積層したものである。
【０００３】
ここで、正電極層には酸素ガスを接触させる必要がある。このため、正電極層にセパレータを当接することで、正電極層とセパレータとの間に酸素ガスを導くガス流路を形成する。
一方、負電極層には水素ガスを接触させる必要がある。このため、負電極層にセパレータを当接することで、負電極層とセパレータとの間に水素ガスを導くガス流路を形成する。
【０００４】
このセパレータとして、表面に複数の突起部を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−６７８８８公報（第３−４頁、図１−図２）
【０００６】
特許文献１について次図を参照の上、詳しく説明する。
図１６は従来のセパレータを示す平面図である。
セパレータ１００の表面１０１に複数の突起部１０２・・・（・・・は複数を示す）を設け、半球状に突出した頂部１０３・・・を押し潰して平坦にすることで、頂部１０３・・・を正電極層や負電極層の表面に沿うように張り出す。
頂部１０３・・・を平坦に押し潰すことで、正電極層や負電極層の表面に当接（接触）する面積が増す。
よって、正・負の電極層とセパレータ１００との導電性を高めることができる。
【０００７】
図１７（ａ），（ｂ）は従来のセパレータの製造方法を示す説明図である。
（ａ）において、セパレータ１００の表面１０１に複数の突起部１０２・・・を設け、突起部１０２・・・の頂部１０３・・・を半球状に突出させる。
この突起部１０３を突出させる際に、頂部１０３の肉厚ｔ１を、セパレータ１００の基部の板厚ｔ２より薄くなるように形成する。
【０００８】
（ｂ）において、突起部１０２・・・の頂部１０３・・・を平面パンチ１０４で、突起部１０２・・・の突出方向に対して逆方向に矢印の如く押し付ける。
これにより、頂部１０３・・・を平坦に押し潰して、正電極層や負電極層の表面に当接（接触）する面積を増加させる。
ここで、（ａ）で示すように、頂部１０３の肉厚ｔ１を基部の板厚ｔ２より薄くしたので、平面パンチ１０４で押圧することにより、半球状の頂部１０３を平坦に押し広げて膨出部１０５・・・（図１６も参照）を形成する。
【０００９】
頂部１０３を平坦に押し広げて膨出部１０５を形成することで、突起部１０２の外径を大きくすることなく、正・負の電極層の表面に当接（接触）する面積を増加させる。
突起部の外径を大きくする必要がないので、酸素ガスや水素ガスのガス流路を確保することが可能になる。
加えて、正・負の電極層の表面に当接（接触）する面積を増加させることで、導電性を高めることも可能になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１８は従来のセパレータの半球状の頂部を平坦に押し広げる例を説明する図である。
突起部１０２の頂部１０３を平面パンチ１０４（図１７（ｂ）参照）で押圧することにより、半球状の頂部１０３を放射状に矢印の如く３６０°の範囲で押し広げ、突起部１０２の外周１０６に沿って膨出部１０５を環状に成形する。
ここで、半球状の頂部１０３を矢印の如く放射状に３６０°の範囲で押し広げるために、頂部１０３の肉厚ｔ１（図１７（ａ）参照）が薄くなりすぎて、頂部１０３が破損する虞がある。
【００１１】
加えて、半球状の頂部１０３を矢印の如く放射状に３６０°の範囲で押し広げるために、頂部１０３に凹凸（すなわち、皺）１０７・・・が発生する虞がある。頂部１０３に凹凸１０７・・・が発生すると、頂部１０３を、正・負の電極層の表面に好適に当接（接触）させることは難しい。
このため、頂部１０３を好適に平坦化する技術の実用化が望まれていた。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、酸素ガスや水素ガスのガス流路を確保するとともに、頂部を好適に平坦化して導電性を高め、加えて頂部の破損を防止することができる燃料電池用セパレータ及びそれの製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、平坦なセパレータ面にほぼ直線状に延びた複数の凸条部を設けることにより凸条部間にガス流路用溝を形成し、凸条部を正電極層又は負電極層に当接させてガス流路用溝をガス流路に形成する燃料電池用セパレータにおいて、前記凸条部は、前記セパレータ面に対してほぼ直角に立ち上げた一対の脚部と、それぞれの脚部の上端から外側に向けて張り出した張出部と、それぞれの張出部の上端に、前記セパレータ面に対して平行になるように掛け渡した当接部とからなり、この当接部を前記正電極層又は負電極層に当接させることを特徴とする。
【００１４】
凸条部をほぼ直線状に延ばし、一対の脚部の上端から外側に向けて張出部を張り出した。これら張出部の上端に当接部を掛け渡し、この当接部を電極層に当接させるように構成した。
当接部の両側部を一対の脚部の外側に向けて幅方向に張り出すことで、一対の脚部の間隔を狭く抑えた状態で、当接部の幅を一対の脚部の幅より大きく広げることが可能になる。
【００１５】
このように、一対の脚部の間隔を狭く抑えることで、凸条部間のガス流路用溝を大きく確保ことができる。さらに、当接部の幅を一対の脚部の幅より大きく広げることで、電極層に当接させる面積を大きく確保することができる。
【００１６】
さらに、凸条部を、ほぼ直線状に延びた突起とすることで、当接部を成形する際に、凸条部の頂部を幅方向にのみ広げるだけでよい。
これにより、従来技術のように、半球状の頂部を放射状に３６０°の範囲で押し広げる必要がない。よって、頂部から当接部を成形する際に、頂部が薄くなりすぎて破損することを防止でき、さらに頂部を平坦に好適に広げることがことができる。
【００１７】
請求項２において、セパレータは、当接部の肉厚を、脚部の肉厚ととほぼ同一にしたことを特徴とする。
【００１８】
当接部の肉厚を、脚部の肉厚ととほぼ同一にすることで、当接部の剛性を確保することで、当接部が破損することを防止する。
【００１９】
請求項３は、正電極層又は負電極層に対向する面にガス流路用溝を備え、正・負の電極層に当接させてガス流路用溝をガス流路とする燃料電池用セパレータの製造方法において、板状素材の面に対してほぼ直交する方向に、ほぼ直線状に延びた複数の凸条部を突出させ、凸条部間に前記ガス流路用溝を成形する工程と、各凸条部の頂部のほぼ中央を、凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記頂部のほぼ中央に凹みを成形する工程と、この凹みの両側部を凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記両側部をそれぞれ外側に向けて幅方向に張り出すとともに、前記頂部を前記電極層に当接可能となるように平坦に成形する工程と、から燃料電池用セパレータの製造方法を構成する。
【００２０】
ここで、従来技術で説明したように、半球状の頂部を放射状に３６０°の範囲で押し広げようとうすると、頂部の肉厚が薄くなりすぎて破損する虞がある。加えて、半球状の頂部を放射状に３６０°の範囲で押し広げようとうすると、頂部に凹凸（すなわち、皺）が発生する虞があり、平坦に成形することは難しい。
【００２１】
そこで、請求項３において、ほぼ直線状に延びた凸条部を成形した後、凸条部の頂部中央に凹みを成形し、その後凹みの両側部を外側に向けて幅方向にのみ張り出すようにした。
これにより、従来技術のように、頂部を放射状に広げる必要がないので、頂部の肉厚が薄くなりすぎて破損することを防ぐことができ、かつ凹凸（すなわち、皺）が発生することを防ぐことができる。よって、頂部を電極層に当接可能に良好に平坦にすることができる。
【００２２】
また、凸条部のうち、頂部を除いた部位を広げる必要がないので、凸条部間のガス流路用溝の幅を大きく確保することが可能になる。
【００２３】
請求項４は、正電極層又は負電極層に対向する面にガス流路用溝を備え、正・負の電極層に当接させてガス流路用溝をガス流路とする燃料電池用セパレータの製造方法において、板状素材の面に対してほぼ直交する方向に、ほぼ直線状に延びた複数の凸条部を突出させ、凸条部間に前記ガス流路用溝を成形する工程と、各凸条部の頂部のほぼ中央を、凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記頂部のほぼ中央に凹みを成形する工程と、この凹みの両側部を凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記両側部をそれぞれ外側に向けて幅方向に張り出すとともに、前記頂部をほぼ平坦に成形する工程と、この頂部を凸条部の突出方向と逆方向に押圧することで、前記電極層に当接可能となるように平坦に成形する工程と、から燃料電池用セパレータの製造方法を提供する。
【００２４】
請求項４によれば、請求項３と同様に、ほぼ直線状に延びた凸条部を成形した後、凸条部の頂部中央に凹みを成形し、その後凹みの両側部を外側に向けて幅方向にのみ張り出すようにした。
これにより、従来技術のように、頂部を放射状に広げる必要がないので、頂部の肉厚が薄くなりすぎて破損することを防ぐことができ、かつ凹凸（すなわち、皺）が発生することを防ぐことができる。よって、頂部を電極層に当接可能に良好に平坦にすることができる。
【００２５】
また、凸条部のうち、頂部を除いた部位を広げる必要がないので、凸条部間のガス流路用溝の幅を大きく確保することが可能になる。
【００２６】
加えて、請求項４によれば、頂部を平坦に成形する際に、凹みの両側部を外側に向けてラフに予備成形する工程と、頂部を平坦に成形する工程との２工程に分けた。これにより、頂部を平坦に成形する際に、成形荷重を各工程毎に分けて頂部にかけることができる。
したがって、頂部に成形荷重を集中的にかける必要がないので、成形荷重で凸条部の脚部が座屈変形することを防ぐことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料電池用セパレータ（第１実施の形態）を備えた燃料電池を示す分解斜視図である。
燃料電池１０は、一例として電解質膜１２に固体高分子電解質を使用し、この電解質膜１２に正電極層１３および負電極層１４を積層し、正電極層１３に正極用のセパレータ（燃料電池用セパレータ）１５を当接するとともに、負電極層１４に負極用のセパレータ（燃料電池用セパレータ）１６を当接することによりセルモジュール１１を構成し、このセルモジュール１１を多数個積層した固体高分子型燃料電池である。
【００２８】
正極用のセパレータ１５は、正電極層１３に当接する面１５ａに酸素ガス流路用溝（ガス流路用溝）２１・・・を備え、正電極層１３に重ね合わせることで、酸素ガス流路用溝２１・・・の開口２７・・・（図３も参照）を正電極層１３で塞いで酸素ガス流路（ガス流路）２２（図３参照）を形成した略矩形状の部材である。
この酸素ガス流路２２に、正・負極のセパレータ１５，１６の上端右側の酸素ガス供給孔２３，２４を連通するとともに、正・負極のセパレータ１５，１６の下端左側の酸素ガス排出孔２５，２６を連通する。
【００２９】
負極用のセパレータ１６は、負電極層１４に当接する面１６ａに水素ガス流路用溝（ガス流路用溝）（図示せず）を備え、負電極層１４に重ね合わせることで、水素ガス流路用溝の開口（図示せず）を負電極層１４で塞いで水素ガス流路（ガス流路）（図示せず）を形成した略矩形状の部材である。
この水素ガス流路に、正・負極のセパレータ１５，１６の上端左側の水素ガス供給孔３３，３４を連通するとともに、正・負極のセパレータ１５，１６の下端右側の水素ガス排出孔部３５，３６を連通する。
【００３０】
正・負極のセパレータ１５，１６は、一例としてアルミニウム、アルミ合金、ステンレス鋼などの金属で形成した部材である。
なお、正・負極のセパレータ１５，１６は略同じ構成なので、以下、正極用のセパレータ１５について説明して、負極用のセパレータ１６の説明を省略する。以下、正極用のセパレータ１５を、単に「セパレータ」１５と称して説明する。
【００３１】
図２は本発明に係る燃料電池用セパレータ（第１実施の形態）の要部を示す斜視図である。
セパレータ１５は、正電極層１３に当接する面１５ａ（図１参照）側に、平坦なセパレータ面４１を備え、このセパレータ面４１に、白抜き矢印Ａ−Ａ方向にほぼ直線状に延びた複数本の凸条部４２・・・を設けることにより凸条部４２・・・間に酸素ガス流路用溝２１・・・を形成したものである。
【００３２】
凸条部４２は、セパレータ面４１に所定の間隔Ｓ１をおいて形成した突起である。凸条部４２，４２の間隔Ｓ１は、酸素ガス流路用溝２１の幅と同じである。凸条部４２は、セパレータ面４１から一対の脚部４３，４３を立ち上げ、それぞれの脚部４３，４３から外側に向けて張出部４４，４４を張り出し、それぞれの張出部４４，４４に当接部４５を掛け渡したものである。
ここで、一対の張出部４４，４４および当接部４５で平坦拡張頂部（頂部）４６を構成する。
【００３３】
両側に張出部４４，４４を張り出すことで、当接部４５の幅Ｓ２を、一対の脚部４３，４３間の幅Ｓ３より大きく確保する。
この当接部４５を平坦に形成するとともに、正電極層１３（図１参照）に当接可能に形成することで、正電極層１３に当接する当接面積を大きく確保する。
【００３４】
図３は本発明に係る燃料電池用セパレータ（第１実施の形態）を示す断面図である。
セパレータ１５の当接部４５を正電極層１３（想像線で示す）に当接することで、凸条部４２，４２間に形成した酸素ガス流路用溝２１の開口２７を塞ぎ、酸素ガス流路用溝２１から酸素ガス流路２２を形成する。
【００３５】
凸条部４２は、セパレータ面４１に対してほぼ直角に立ち上げた一対の脚部４３，４３と、それぞれの脚部４３，４３の上端４３ａ，４３ａから外側に向けて幅方向（白抜き矢印Ｂ−Ｂ方向）に張り出した両側の張出部４４，４４と、それぞれの張出部４４，４４の上端４４ａ，４４ａに、セパレータ面４１に対して平行になるように掛け渡した当接部４５とからなる。
【００３６】
両側の張出部４４，４４を備えることで、当接部４５の両側部４５ａ，４５ａを一対の脚部４３，４３の外側に向けて幅方向に張り出す。これにより、一対の脚部４３，４３の幅Ｓ３を狭く抑えたままの状態で、当接部４５の幅Ｓ２を一対の脚部の幅Ｓ３より広げることが可能になる。
【００３７】
一対の脚部４３，４３の幅Ｓ３を狭く抑えることで、酸素ガス流路用溝２１（酸素ガス流路２２）の幅Ｓ１を大きく確保する。よって、酸素ガス流路２２の断面積を大きく確保して、酸素ガスの流量を確保することができる。
また、当接部４５の幅Ｓ２を一対の脚部４３，４３の幅Ｓ３より広げることで、正電極層１３に当接させる面積を大きく確保する。よって、導電性を高めることができる。
このように、酸素ガスの流量を確保するとともに、導電性を高めることで、燃料電池１０の発電効果を高めることができる。
【００３８】
さらに、凸条部４２を、図２で説明したように、ほぼ直線状に延びた突起とすることで、当接部４５を成形する際に、凸条部４５の平坦拡張頂部４６を幅方向（白抜き矢印の方向）にのみ広げるだけでよい。
これにより、凸条部４２の平坦拡張頂部４６（一対の張出部４４，４４および当接部４５）の肉厚Ｔ１を、脚部４３の肉厚Ｔ２と比較して殆ど薄くする必要がない。すなわち、当接部４５の肉厚Ｔ１を、脚部４３の肉厚Ｔ２ととほぼ同一にすることで、平坦拡張頂部４６（特に、当接部４５）の剛性を確保して、平坦拡張頂部４６の破損を防止する。
【００３９】
ここで、従来技術のように、半球状の頂部を放射状に３６０°の範囲で押し広げようとうすると、頂部に凹凸（すなわち、皺）が発生して平坦に成形することは難しい。頂部に凹凸が発生すると、頂部を正電極層に良好に当接（接触）させることは難しい。
これにより、正電極層に当接させる面積を大きくすることが難しく、導電性を高め難い。
【００４０】
これに対して、セパレータ１５によれば、凸条部４２の平坦拡張頂部４６（特に、当接部４５）を幅方向（白抜き矢印方向）にのみ広げるだけなので、当接部４５を好適に平坦化することが可能になる。
これにより、正電極層１３に当接させる面積を大きくして、導電性を高めることができる。
【００４１】
次に、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法を図４〜図１４に基づいて説明する。
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る燃料電池用セパレータ（第１実施の形態）の製造方法を示す第１作用説明図である。
（ａ）において、第１成形型５０のブランクホルダ５１に板状素材（ブランク材）５２を載せ、ダイ５３を矢印ａの如く下降させる。
【００４２】
（ｂ）において、板状素材５２をダイ５３で押さえ付けた後、ブランクホルダ５１およびダイ５３を矢印ａの如く下降する。
これにより、ブランクホルダ５１およびダイ５３とともに、板状素材５２を矢印ａの如く下降させる。
【００４３】
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第２作用説明図である。
（ａ）において、ブランクホルダ５１およびダイ５３を下降することで、パンチ５４がブランクホルダ５１から突出する。
パンチ５４が突出することで、板状素材５２の面５２ａに対してほぼ直交する方向に第１予備凸条部（凸条部）５５を突出させる。
【００４４】
この第１予備凸条部５５は、紙面に直交する方向に延びた直線状の突起である。このため、従来技術のように板状素材から球体状の突起を成形する場合と比較して、第１予備凸条部５５の肉厚を大きく確保することができる。
第１予備凸条部５５を形成した後、ブランクホルダ５１およびダイ５３とともに、板状素材５２を矢印ｂの如く上昇させる。
【００４５】
（ｂ）において、第１成形型５０を型開きし、第１予備凸条部５５を成形した板状素材５２を第１成形型５０から外す。
第１予備凸条部５５は、面５２ａに対してほぼ直角に立ち上げた一対の脚部５６，５６と、それぞれの脚部５６，５６の上端５６ａ，５６ａに掛け渡した湾曲状の湾曲頂部（頂部）５７とからなる。
湾曲頂部５７は、長さをＬ１、肉厚をＴ３で形成した部位である。
【００４６】
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第３作用説明図である。
（ａ）において、第１予備凸条部５５を成形した板状素材５２を、第２成形型６０に搬送した後、この板状素材５２を第２成形型６０のブランクホルダ６１に矢印ｃの如く載せ、ダイ６２を矢印ｄの如く下降させる。
【００４７】
（ｂ）において、板状素材５２をダイ６２で押さえ付けた後、ブランクホルダ６１およびダイ６２を矢印ｅの如く下降する。
これにより、ブランクホルダ６１およびダイ６２とともに、板状素材５２を矢印ｅの如く下降させる。
【００４８】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第４作用説明図である。
（ａ）において、ブランクホルダ６１およびダイ６２を下降することで、押さえパンチ６３をブランクホルダ６１から突出させる。これにより、押さえパンチ６３を第１予備凸条部５５内に差し込む。
押さえパンチ６３は、頂部６３ａの中央６３ｂに凹部６４を備える。
【００４９】
押さえパンチ６３を第１予備凸条部５５内に差し込んだ後、パンチ６５を矢印ｆの如く下降させる。
パンチ６５は、下部６５ａの中央６５ｂに突起６６を備える。突起６６は、押さえパンチ６３の凹部６４に対応する位置に設けられている。
【００５０】
（ｂ）において、パンチ６５の突起６６で湾曲頂部５７のほぼ中央５７ａ（（ａ）参照）を押圧することで、湾曲頂部５７のほぼ中央５７ａを、第１予備凸条部（（ａ）参照）の突出方向と逆方向に押圧する。
これにより、湾曲頂部５７のほぼ中央５７ａを、押さえパンチ６３の凹部６４内に折り曲げて、凹み６７を成形する。
【００５１】
湾曲頂部５７のほぼ中央に凹み６７を成形することで、第１予備凸条部５５（（ａ）参照）は第２予備凸条部（凸条部）６８に成形される。
次に、パンチ６５を矢印ｇの如く上昇させた後、ブランクホルダ６１およびダイ６２とともに、板状素材５２を矢印ｈの如く上昇させる。
【００５２】
図８は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第５作用説明図である。第２成形型６０を型開きし、第２予備凸条部６８を成形した板状素材５２を第２成形型６０から外す。
第２予備凸条部６８は、板状素材５２の面５２ａに対してほぼ直角に立ち上げた一対の脚部５６，５６と、それぞれの脚部５６，５６の上端５６ａ、５６ａに掛け渡したほぼＭ字形のＭ字状頂部（頂部）６９とからなる。
Ｍ字状頂部６９は、長さをほぼＬ２、肉厚をほぼＴ４で形成した部位である。
【００５３】
ここで、Ｍ字状頂部６９は、湾曲頂部５７（図７（ａ）参照）のほぼ中央を折り曲げるだけで凹み６７を形成したものである。
よって、Ｍ字状頂部６９の長さＬ２は、湾曲頂部５７の長さＬ１（図５（ｂ）参照）とほぼ同じ長さであり、Ｍ字状頂部６９の肉厚Ｔ４は、湾曲頂部５７の肉厚Ｔ３（図５（ｂ）参照）とほぼ同一である。
【００５４】
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第６作用説明図である。
（ａ）において、第２予備凸条部６８を成形した板状素材５２を、第３成形型７０に搬送した後、板状素材５２を第３成形型７０のブランクホルダ７１に矢印ｉの如く載せ、ダイ７２を矢印ｊの如く下降させる。
（ｂ）において、板状素材５２をダイ７２で押さえ付けた後、ブランクホルダ７１およびダイ７２を矢印ｊの如く下降する。
これにより、ブランクホルダ７１およびダイ７２とともに、板状素材５２を矢印ｊの如く下降させる。
【００５５】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第７作用説明図である。
（ａ）において、ブランクホルダ７１およびダイ７２を下降することで、押さえパンチ７３をブランクホルダ７１から突出させる。これにより、押さえパンチ７３を第２予備凸条部６８内に差し込ませて、押さえパンチ７３の頂部７３ａを凹み６７の裏面６７ａに当接させる。
【００５６】
押さえパンチ７３は、頂部７３ａを平坦に形成したものであり、さらに幅Ｗ１を第２予備凸条部６８の幅より狭く形成したものである。
押さえパンチ７３の幅Ｗ１を第２予備凸条部６８の幅より狭く形成することで、第２予備凸条部６８と押さえパンチ７３との間に隙間７８，７８を形成する。
【００５７】
押さえパンチ７３を第２予備凸条部６８内に差し込んだ後、パンチ７４を矢印ｋの如く下降させる。
パンチ７４は、下部７４ａを中央７４ｂから両側部７４ｃ，７４ｃに向けて傾斜角θの上り勾配に形成したものである。
【００５８】
（ｂ）において、パンチ７４の下部７４ａでＭ字状頂部６９を押圧する。詳しくは、パンチ７４の下部７４ａで凹み６７の両側部６９ａ，６９ａを第２予備凸条部６８（（ａ）参照）の突出方向と逆方向に押圧する。
【００５９】
ここで、パンチ７４の下部７４ａを中央７４ｂから両側部７４ｃ，７４ｃに向けて傾斜角θ（（ａ）参照）の上り勾配に形成したので、Ｍ字状頂部６９の両側部６９ａ，６９ａをそれぞれ外側に向けて幅方向（白抜き矢印方向）に良好に折り曲げる。
両側部６９ａ，６９ａが外側に向けて張り出し、Ｍ字状頂部６９はほぼ平坦に成形される。これにより、Ｍ字状頂部６９は拡張頂部（頂部）７５に成形される。
【００６０】
このように、両側部６９ａ，６９ａを両側部のみに広げるだけで、従来技術のように放射状に広げる必要がないので、両側部６９ａ，６９ａの肉厚が薄くなりすぎて破損することを防ぐことができ、かつ両側部６９ａ，６９ａに凹凸（すなわち、皺）が発生することを防ぐことができる。
【００６１】
ところで、押さえパンチ７３の幅Ｗ１を第２予備凸条部６８（（ａ）参照）の幅より狭く形成して、第２予備凸条部６８と押さえパンチ７３との間に隙間７８，７８（（ａ）参照）を形成する。
よって、両側部６９ａ，６９ａが外側に向けて張り出す際に、一対の脚部５６，５６を内側に折り曲げて、一対の脚部５６，５６の内面５６ｂ，５６ｂを押さえパンチ７３の両側面７３ｂ，７３ｂに当接させる。
当接させることで、一対の脚部５６，５６の間隔を狭くする。
【００６２】
このように、Ｍ字状頂部６９をほぼ平坦に成形して拡張頂部７５に成形するとともに、一対の脚部５６，５６の間隔を狭くすることで、（ａ）に示す第２予備凸条部６８を第３予備凸条部（凸条部）７７に成形する。
次に、パンチ７４を矢印ｌの如く上昇させた後、ブランクホルダ７１およびダイ７２とともに、板状素材５２を矢印ｍの如く上昇させる。
【００６３】
図１１は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第８作用説明図である。
第３成形型７０を型開きし、第３予備凸条部７７を成形した板状素材５２を第３成形型７０から外す。
第３予備凸条部７７は、板状素材５２の面５２ａに対して立ち上げた一対の脚部５６，５６と、それぞれの脚部５６，５６の上端５６ａ，５６ａに掛け渡したほぼ平坦な拡張頂部７５とからなる。
拡張頂部７５は、長さをほぼＬ３、肉厚をほぼＴ５で形成した部位である。
【００６４】
ここで、拡張頂部７５は、図１０（ａ）に示すＭ字状頂部６９の両側部６９ａ，６９ａを、それぞれ外側に向けて幅方向に折り曲げるのみで、ほぼ平坦に成形した部位である。
よって、拡張頂部７５の長さＬ３は、図８に示すＭ字状頂部６９の長さＬ２とほぼ同じ長さであり、拡張頂部７５の肉厚Ｔ５は、図８に示すＭ字状頂部６９の肉厚Ｔ４とほぼ同一である。
【００６５】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第９作用説明図である。
（ａ）において、第３予備凸条部７７を成形した板状素材５２を、第４成形型８０に搬送した後、この板状素材５２を第４成形型８０のブランクホルダ８１に矢印ｎの如く載せ、ダイ８２を矢印ｏの如く下降させる。
（ｂ）において、板状素材５２をダイ８２で押さえ付けた後、ブランクホルダ８１およびダイ８２を矢印ｐの如く下降する。
これにより、ブランクホルダ８１およびダイ８２とともに、板状素材５２を矢印ｐの如く下降させる。
【００６６】
図１３（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第１０作用説明図である。
（ａ）において、ブランクホルダ８１およびダイ８２を下降することで、押さえパンチ８３をブランクホルダ８１から突出させる。これにより、押さえパンチ８３を第３予備凸条部７７内に差し込ませて、押さえパンチ８３の頂部８３ａを凹み６７の裏面６７ａに当接させる。
押さえパンチ８３は、頂部８３ａを平坦に形成したものである。
【００６７】
また、押さえパンチ８３は、幅Ｗ２を、図１０（ａ）に示す押さえパンチ７３の幅Ｗ１とほぼ同一で、第３予備凸条部７７の幅より僅かに小さく形成したものである。
よって、押さえパンチ８３の両側部が一対の脚部５６，５６間に接触する。
【００６８】
押さえパンチ８３を第３予備凸条部７７内に差し込んだ後、パンチ８４を矢印ｑの如く下降させる。
パンチ８４は、下部８４ａを平坦に形成したものである。
【００６９】
（ｂ）において、パンチ８４の下部８４ａで拡張頂部７５を押圧する。詳しくは、パンチ８４の下部８４ａで拡張頂部７５（図１３（ａ）参照）の両側部７５ａ，７５ａを第３予備凸条部７７（（ａ）参照）の突出方向と逆方向に押圧する。
パンチ８４の下部８４ａは平坦なので、拡張頂部７５の両側部７５ａ，７５ａをそれぞれ外側に向けて幅方向（白抜き矢印方向）に折り曲げる。
【００７０】
パンチ８４の下部８４ａと押さえパンチ８３の頂部８３ａとで、両側部７５ａ，７５ａを挟持することで平坦に形成する。
このように、両側部７５ａ，７５ａを両側部のみに広げるだけで、従来技術のように放射状に広げる必要がないので、両側部７５ａ，７５ａの肉厚が薄くなりすぎて破損することを防ぐことができ、かつ両側部７５ａ，７５ａに凹凸（すなわち、皺）が発生することを防ぐことができる。
【００７１】
同時に、一対の脚部５６，５６の内面５６ｂ，５６ｂを押さえパンチ８３の両側面８３ｂ，８３ｂに当接させて倣わせる。
これにより、一対の脚部５６，５６を直線状に立ち上げた状態にして、一対の脚部４３，４３（図２、図３も参照）に成形する。
【００７２】
このように、両側部７５ａ，７５ａを平坦に成形するとともに、一対の脚部５６，５６を一対の脚部４３，４３（図２、図３も参照）に成形することで、（ａ）に示す第３予備凸条部７７を凸条部４２（図２、図３も参照）に成形する。
板状素材５２に凸条部４２を成形することで、板状素材５２がセパレータ１５になる。
次に、パンチ８４を矢印ｒの如く上昇させた後、ブランクホルダ８１およびダイ８２とともに、セパレータ１５を矢印ｓの如く上昇させる。
【００７３】
図１４は本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第１１作用説明図である。
第４成形型８０を型開きし、凸条部４２を成形したセパレータ１５を第４成形型８０から外す。
凸条部４２は、セパレータ１５の面４１に対してほぼ直角に立ち上げた一対の脚部４３，４３と、それぞれの脚部４３，４３の上端４３ａ，４３ａに掛け渡した平坦拡張頂部４６とからなる。
【００７４】
平坦拡張頂部４６は、長さをほぼＬ４、肉厚をほぼＴ１で形成した部位である。
この平坦拡張頂部４６は、図２で説明したように、一対の張出部４４，４４および当接部４５で構成したものである。
【００７５】
ここで、平坦拡張頂部４６を構成する当接部４５は、図１３（ａ）に示す拡張頂部７５の両側部７５ａ，７５ａを、それぞれ外側に向けて幅方向にのみ折り曲げただけで、平坦に成形した部位である。
よって、平坦拡張頂部４６の長さＬ４は、拡張頂部７５の長さＬ３とほぼ同じ長さであり、平坦拡張頂部４６の肉厚Ｔ１は、拡張頂部７５の肉厚Ｔ５とほぼ同一である。
【００７６】
以上説明したように、セパレータ１５の製造方法によれば、複数の第１予備凸条部５５（図５参照）をほぼ直線状に成形した後、凸条部５５の湾曲頂部５７中央に凹み６７（図７（ｂ）参照）を成形し、その後凹み６７の両側部６９ａ，６９ａ（図１０参照）を外側に向けて幅方向にのみ張り出すようにした。
【００７７】
これにより、従来技術のように、突起部の頂部を放射状に広げる必要がないので、湾曲頂部５７の肉厚Ｔ３（図５（ｂ）参照）が薄くなりすぎて破損することを防ぐことができ、かつ凹凸（すなわち、皺）が発生することを防ぐことができる。
したがって、当接部４５（図３参照）を正電極層１３に当接可能に良好に平坦にし、正電極層１３に当接させる面積を増やすことができる。
【００７８】
加えて、第１予備凸条部５５の湾曲頂部５７中央に凹み６７を成形し、凹み６７の両側部６９ａ，６９ａを外側に向けて幅方向に張り出すようにしたので、湾曲頂部５７を効率よくスムーズに平坦にすることができる。
【００７９】
また、図３に示す凸条部４２のうち、平坦拡張頂部４６を除いた部位、すなわち一対の脚部４３，４３を広げる必要がないので、凸条部４２間の酸素ガス流路用溝２１の幅Ｓ３を大きく確保することが可能になる。
これにより、正電極層１５に当接させる面積を大きく確保して、導電性を高めるとともに酸素ガス流路２２（図３参照）を大きく確保することができる。
【００８０】
また、当接部４５を平坦に成形する際に、先ず図１０に示すように凹み６７の両側部６９ａ，６９ａを外側に向けてラフに予備成形し、次に図１３に示すように両側部６９ａ，６９ａを平坦に成形した。
このように、凹み６７の両側部６９ａ，６９ａを平坦にする工程を２つに分けることにより、凹み６７の両側部６９ａ，６９ａを平坦に成形する際に、成形荷重を各工程毎に分けて頂部にかけることができる。
【００８１】
したがって、両側部６９ａ，６９ａに成形荷重を集中的にかける必要がないので、図１３（ａ）に示す一対の脚部５６，５６や、図１３（ｂ）に示す一対の脚部４３，４３を成形荷重で予期せぬ方向に座屈変形することを防止することができる。
【００８２】
次に、燃料電池用セパレータの第２実施の形態を図１５に基づいて説明する。図１５は本発明に係る燃料電池用セパレータ（第２実施の形態）を示す断面図である。なお、第２実施の形態において、第１実施の形態と同じ構成部材については同一符号を付して説明を省略する。
第２実施の形態の燃料電池用セパレータ９０は、第１実施の形態のセパレータ１５（図３参照）に相当するもので、凸条部４２に代えて凸条部９２を形成したものである。
【００８３】
凸条部９２は、脚部４３，４３から外側に向けて張出部９４，９４を張り出し、それぞれの張出部９４，９４に当接部９５を掛け渡し、張出部９４，９４に当接部９５の両側部９５ａ，９５ａを当接させたものである。
ここで、一対の張出部９４，９４および当接部９５で平坦拡張頂部（頂部）９６を構成する。
【００８４】
この第２実施の形態の燃料電池用セパレータ９０は、張出部９４，９４に当接部９５の両側部９５ａ，９５ａを当接させることで、張出部９４，９４と当接部９５の両側部９５ａ，９５ａとの間に隙間がないようにしたものであり、この点が第１実施の形態のセパレータ１５（図３参照）と異なるだけで、その他の構成は第１実施の形態と同様である。
なお、第１実施の形態のセパレータ１５は、図３に示すように張出部４４，４４と当接部４５の両側部との間に所定の隙間を備える。
第２実施の形態のセパレータ９０によれば、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
なお、前記実施の形態では、当接部４５を平坦に成形する際に、先ず図１０に示すように凹み６７の両側部６９ａ，６９ａを外側に向けてラフに予備成形し、次に図１３に示すように両側部６９ａ，６９ａを平坦に成形した例について説明したが、これに限らないで、凹み６７の両側部６９ａ，６９ａを一回の成形で平坦にすることも可能である。
二回の成形工程を、一回の成形工程に減らすことができるので、成形工程の簡素化できる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、凸条部をほぼ直線状に延ばし、一対の脚部の上端から外側に向けて張出部を張り出した。これら張出部の上端に当接部を掛け渡し、この当接部を電極層に当接させるように構成した。
当接部の両側部を一対の脚部の外側に向けて幅方向に張り出すことで、一対の脚部の間隔を狭く抑えた状態で、当接部の幅を一対の脚部の幅より大きく広げることが可能になる。
【００８７】
このように、一対の脚部の間隔を狭く抑えることで、凸条部間のガス流路用溝を大きく確保して、ガスの流量を良好に確保することができる。
また、当接部の幅を一対の脚部の幅より大きく広げることで、電極層に当接させる面積を大きく確保し、導電性を高めることができる。
【００８８】
さらに、凸条部を、ほぼ直線状に延びた突起とすることで、当接部を成形する際に、凸条部の頂部を幅方向にのみ広げるだけでよい。
これにより、従来技術のように、半球状の頂部を放射状に３６０°の範囲で押し広げる必要がない。
したがって、頂部から当接部を成形する際に、頂部が薄くなりすぎて破損することを防ぐことができ、加えて頂部を平坦に好適に広げ、電極層に当接させる面積を十分に確保して導電性を高めることができる。
【００８９】
請求項２は、当接部の肉厚を、脚部の肉厚ととほぼ同一にすることで、当接部の剛性を確保するように構成した。これにより、当接部が破損することをより確実に防ぐことができる。
【００９０】
請求項３は、ほぼ直線状に延びた凸条部を成形した後、凸条部の頂部中央に凹みを成形し、その後凹みの両側部を外側に向けて幅方向にのみ張り出すようにした。
これにより、従来技術のように、頂部を放射状に広げる必要がないので、頂部の肉厚が薄くなりすぎて破損することを防ぐことができ、かつ凹凸（すなわち、皺）が発生することを防ぐことができる。
したがって、頂部を電極層に当接可能に良好に平坦にし、正電極層又は負電極層に当接させる面積を増やすことができる。
【００９１】
また、凸条部のうち、頂部を除いた部位を広げる必要がないので、凸条部間のガス流路用溝の幅を大きく確保することができる。
これにより、電極層に当接させる面積を大きく確保して、導電性を高めるとともにガス流路を大きく確保することができる。
【００９２】
請求項４は、請求項３と同様に、ほぼ直線状に延びた凸条部を成形した後、凸条部の頂部中央に凹みを成形し、その後凹みの両側部を外側に向けて幅方向にのみ張り出すようにした。
これにより、従来技術のように、頂部を放射状に広げる必要がないので、頂部の肉厚が薄くなりすぎて破損することを防ぐことができ、かつ凹凸（すなわち、皺）が発生することを防ぐことができる。
したがって、頂部を電極層に当接可能に良好に平坦にし、正電極層又は負電極層に当接させる面積を増やすことができる。
【００９３】
また、凸条部のうち、頂部を除いた部位を広げる必要がないので、凸条部間のガス流路用溝の幅を大きく確保することが可能になる。
これにより、電極層に当接させる面積を大きく確保して、導電性を高めるとともにガス流路を大きく確保することができる。
【００９４】
加えて、請求項４によれば、頂部を平坦に成形する際に、凹みの両側部を外側に向けてラフに予備成形する工程と、頂部を平坦に成形する工程との２工程に分けた。
これにより、頂部を平坦に成形する際に、成形荷重を各工程毎に分けて頂部にかけることができる。
したがって、頂部に成形荷重を集中的にかける必要がないので、成形荷重で凸条部の脚部が座屈変形する虞がなく、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池用セパレータ（第１実施の形態）を備えた燃料電池を示す分解斜視図
【図２】本発明に係る燃料電池用セパレータ（第１実施の形態）の要部を示す斜視図
【図３】本発明に係る燃料電池用セパレータ（第１実施の形態）を示す断面図
【図４】本発明に係る燃料電池用セパレータ（第１実施の形態）の製造方法を示す第１作用説明図
【図５】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第２作用説明図
【図６】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第３作用説明図
【図７】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第４作用説明図
【図８】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第５作用説明図
【図９】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第６作用説明図
【図１０】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第７作用説明図
【図１１】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第８作用説明図
【図１２】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第９作用説明図
【図１３】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第１０作用説明図
【図１４】本発明に係る第１実施の形態の製造方法を示す第１１作用説明図
【図１５】本発明に係る燃料電池用セパレータ（第２実施の形態）を示す断面図
【図１６】従来のセパレータを示す平面図
【図１７】従来のセパレータの製造方法を示す説明図
【図１８】従来のセパレータの半球状の頂部を平坦に押し広げる例を説明する図
【符号の説明】
１０…燃料電池、１２…電解質膜、１３…正電極層、１４…負電極層、１５，９０…燃料電池用セパレータ（正極用のセパレータ）、１６…燃料電池用セパレータ（負極用のセパレータ）、２１…ガス流路用溝（酸素ガス流路用溝）、２２…ガス流路（酸素ガス流路）、４１…セパレータ面、４２，９２…凸条部、４３…脚部、４３ａ…脚部の上端、４４，９４…張出部、４４ａ…張出部の上端、４５，９５…当接部、４６，９６…頂部（平坦拡張頂部）、５２…板状素材、５２ａ…板状素材の面、５５…凸条部（第１予備凸条部）、５７…頂部（湾曲頂部）、５７ａ…頂部のほぼ中央、６７…凹み、６８…凸条部（第２予備凸条部）、６９…頂部（Ｍ字状頂部）、６９ａ…両側部、７５…頂部（拡張頂部）、７７…凸条部（第３予備凸条部）、Ｔ１…当接部の肉厚、Ｔ２…脚部の肉厚。
【図１】
2004281146.tif 000003
【図２】
2004281146.tif 000004
【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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