(57)【要約】【課題】  複数のプレートが積層された構成の燃料電池用セパレータの製造工程では、複数のプレートを拘束するための専用治具やホットプレス機を用いる必要があり、セパレータの製造効率が悪かった。  【解決手段】  燃料電池用セパレータを製造する方法であって、かしめ部を有するプレートを少なくとも１つ含む、複数のプレートを用意する第１の工程と、複数のプレートを積層する第２の工程と、かしめ部をかしめることにより積層された複数のプレートを相互に拘束する第３の工程と、拘束された複数のプレートの所定部位を接合する第４の工程と、を備える燃料電池用セパレータ製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用セパレータを製造する方法であって、
かしめ部を有するプレートを少なくとも１つ含む、複数のプレートを用意する第１の工程と、
前記複数のプレートを積層する第２の工程と、
前記かしめ部をかしめることにより前記積層された複数のプレートを相互に拘束する第３の工程と、
前記拘束された複数のプレートの所定部位を接合する第４の工程と、
を備える燃料電池用セパレータ製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池用セパレータ製造方法であって、
前記第２の工程において、前記複数のプレートの前記所定部位に、前記複数のプレート間を接合可能な接合層が位置するように、前記複数のプレート間に前記接合層を挿入しながら前記複数のプレートを積層する、燃料電池用セパレータ製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池用セパレータ製造方法において、
前記接合層は、熱硬化性樹脂またはロウ材を含む層である、燃料電池用セパレータ製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ製造方法であって、
前記第４の工程において、前記拘束された複数のプレートを加熱することにより、前記拘束された複数のセパレータの前記所定部位を接合する、燃料電池用セパレータ製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ製造方法において、
前記所定部位は、前記燃料電池用セパレータを用いて構成された燃料電池に供給される所定の流体が、前記複数のプレート間において漏れないようにシールすべき部位である、燃料電池用セパレータ製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池用セパレータ製造方法において、
前記複数のプレートは、
前記燃料電池用セパレータと交互に積層されて燃料電池を構成可能な膜電極複合体の、第１の電極との対向面を有する第１の電極対向プレートと、
前記膜電極複合体の第２の電極との対向面を有する第２の電極対向プレートと、
前記第１の電極対向プレート及び前記第２の電極対向プレートに挟持される中間プレートと、
である、燃料電池用セパレータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプレートが積層された構成の燃料電池用セパレータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、略平板状の膜電極複合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）及びセパレータを主要な構成要素とし、これら膜電極複合体及びセパレータを積層して、積層方向に締結する、いわゆるスタック構造の燃料電池が開発されている。かかるセパレータとして、複数のプレートが積層された構成のセパレータが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平２００４−６１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなセパレータの製造工程では、積層された複数のプレート間を接合するのに、熱硬化性樹脂やロウ材等を含む接合層を複数のプレート間に設けて、この接合層により複数のプレートを接合するようにしていた。または、このような接合層を設けずに、複数のプレートに力を加えつつ加熱する拡散接合により接合していた。または、接合層を設けず、複数のプレートをかしめて拘束して接合（密着）するようにしていた。
【０００５】
ここで、前述の接合層として、例えば、熱硬化性樹脂を含む層を設けた場合には、積層された複数のプレートに力を加えたままで加熱することにより、熱硬化性樹脂の硬化によって複数のプレートを接合することができる。
【０００６】
そして、このような加熱工程では、ホットプレス機を用いて複数のプレートに荷重を加えつつ加熱する、或いは、専用治具を用いて複数のプレートを拘束したまま炉で加熱するようにしていた。ここで、ホットプレス機を用いた場合には熱硬化性樹脂が硬化するまでホットプレス機を開放することができず、セパレータの製造効率を向上させるのが困難であった。また、専用治具を用いた場合にも、専用治具の取り付け及び取り外しが必要となり、セパレータの製造効率を向上させるのが困難であった。
【０００７】
かかる問題は、接合層として、熱硬化性樹脂に代えてロウ材を含む層を設けると共に、ホットプレス機又は専用治具を用いる場合にも発生し得る。また、前述の拡散接合の場合にも発生し得る。
【０００８】
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なされたものであり、複数のプレートが積層された構成の燃料電池用セパレータの製造効率を、向上させる技術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】
前述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の燃料電池用セパレータ製造方法は、かしめ部を有するプレートを少なくとも１つ含む、複数のプレートを用意する第１の工程と、前記複数のプレートを積層する第２の工程と、前記かしめ部をかしめることにより前記積層された複数のプレートを相互に拘束する第３の工程と、前記拘束された複数のプレートの所定部位を接合する第４の工程と、を備えることを要旨とする。
【００１０】
本発明の燃料電池用セパレータの製造方法では、かしめ部をかしめることにより積層された複数のプレートが相互に拘束されるので、積層された複数のプレートにかしめ力を加えたまま次工程（接合工程）に送ることができる。これにより、複数のプレートを相互に拘束する工程に使用される設備を、かしめ部をかしめた後、直ぐに開放することができ、セパレータの製造効率を向上させることができる。
【００１１】
上記燃料電池用セパレータ製造方法の前記第２の工程において、前記複数のプレートの前記所定部位に、前記複数のプレート間を接合可能な接合層が位置するように、前記複数のプレート間に前記接合層を挿入しながら前記複数のプレートを積層するようにしてもよい。
【００１２】
このような構成とすることで、例えば、後述するように、接合層が熱硬化性樹脂を含む層である場合には、積層された複数のプレートに所定期間だけ力を加えたまま加熱することで、これら複数のプレートを接合することができる。ここで、本発明の燃料電池用セパレータ製造方法によれば、かしめ部をかしめることにより積層された複数のプレートを相互に拘束して力を加えたままにすることができる。それ故、積層された複数のプレートを、かしめ部をかしめることで拘束した後、直ぐに次工程（接合工程）に送ることができる。その結果、複数のプレートを相互に拘束する工程に使用される設備を、かしめ部をかしめた後、直ぐに開放することができる。
【００１３】
従って、ホットプレス機を用いて複数のプレートに所定期間だけ荷重を加える製造方法に比べて、セパレータの製造効率を向上させることができる。また、例えば、専用治具を用いて複数のプレートを拘束する製造方法に比べて、専用治具の取り付け及び取り外しが不要となり、セパレータの製造効率を向上させることができる。
【００１４】
上記燃料電池用セパレータ製造方法において、前記接合層は、熱硬化性樹脂またはロウ材を含む層であってもよい。
【００１５】
接合層が熱硬化性樹脂を含む層であれば、積層された複数のプレートに所定期間だけ力を加えたままで加熱するので、熱硬化性樹脂の硬化により短時間で複数のプレートを接合することが可能となる。また、接合層がロウ材を含む層であれば、積層された複数のプレートに所定期間だけ力を加えたままで加熱するので、専用治具等の拘束手段を用いることなく、複数のプレート同士の位置ずれを抑制しつつ、複数のプレートを接合することが可能となる。
【００１６】
上記燃料電池用セパレータ製造方法の前記第４の工程において、前記拘束された複数のプレートを加熱することにより、前記拘束された複数のセパレータの前記所定部位を接合するようにしてもよい。
【００１７】
このようにすることで、接合層を有する構成であれば、この接合層が熱により接着力が増すようなもの（熱硬化性樹脂やロウ材など）である場合には、複数のプレートを接合することが可能となる。また、接合層を有しない構成であっても加熱することにより、例えば、拡散接合によりプレートを接合することが可能となる。
【００１８】
上記燃料電池用セパレータ製造方法において、前記所定部位は、前記燃料電池用セパレータを用いて構成された燃料電池に供給される所定の流体が、前記複数のプレート間において漏れないようにシールすべき部位であることが好ましい。
【００１９】
このようにすることで、接合層によってシールすべき部分において複数のプレートが接合されることとなるので、シールすべき部位をシールすることが可能となる。その結果、燃料電池用セパレータを用いて構成された燃料電池に供給される所定の流体が、複数のプレート間から漏れるのを抑制することができる。
【００２０】
上記燃料電池用セパレータ製造方法において、前記複数のプレートは、前記燃料電池用セパレータと交互に積層されて燃料電池を構成可能な膜電極複合体の、第１の電極との対向面を有する第１の電極対向プレートと、前記膜電極複合体の第２の電極との対向面を有する第２の電極対向プレートと、前記第１の電極対向プレート及び前記第２の電極対向プレートに挟持される中間プレートと、であってもよい。
【００２１】
このようにすることで、第１の電極対向プレートと第２の電極対向プレートと中間プレートとを備える燃料電池用セパレータの製造効率を向上させることができる。
【００２２】
また、上記複数のプレートを有する燃料電池用セパレータと、上記膜電極複合体と、を交互に積層して構成された燃料電池であって、上記複数のプレートのうち、少なくとも１つのプレートは、上記複数のプレートを相互に拘束するためのかしめ部を有し、上記膜電極複合体は、上記燃料電池用セパレータに当接することにより、上記燃料電池に供給される所定の流体の漏れを抑制するように構成された当接部を有している燃料電池において、上記かしめ部をかしめることにより上記複数のプレートが相互に拘束されている場合に、上記かしめ部が上記当接部に当接するように構成されていると、上記燃料電池に供給される所定の流体の圧力に起因する上記当接部のずれを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ａ１．セパレータの概要構成：
Ａ２．セパレータの製造工程：
Ａ３．実施例の効果：
Ｂ．変形例：
【００２４】
Ａ．実施例：
Ａ１．セパレータの概要構成：
本発明の特徴部分であるセパレータ製造工程について説明する前に、このセパレータ製造工程によって、製造されるセパレータの概要構成について図１を用いて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施例としてのセパレータ製造工程により製造される、セパレータの概要構成を示す分解斜視図である。図１に示すように、セパレータ２５は、アノード対向プレート２２，中間プレート２３，カソード対向プレート２４を備えている。そして、セパレータ２５は、これらのプレート２２，２３，２４が積層されて構成されている。
【００２６】
なお、このセパレータ２５を用いてスタック構造の燃料電池を構成した場合に、セパレータ２５と交互に積層されることとなるシール一体型ＭＥＡ２１も、説明の便宜上、図示している。
【００２７】
これらの各プレート２２，２３，２４は、いずれもチタン製の略矩形の薄板であり、後述する貫通部を打ち抜いて形成することにより製作されている。従って、各プレート２２，２３，２４は、いずれも表裏対称の構造となっている。なお、各プレート２２，２３，２４として、チタン製の薄板に代えて、例えば、チタン合金やステンレス製の薄板の表面に腐食防止のためのメッキを施したもの等、金属製の薄板を用いてもよい。また、中間プレート２３として、樹脂製の薄板を用いてもよい。
【００２８】
これらのプレート２２，２３，２４のうち、カソード対向プレート２４は、燃料ガス供給マニホールド形成部２４１ａ，燃料ガス排出マニホールド形成部２４１ｂ，酸化剤ガス供給マニホールド形成部２４２ａ，酸化剤ガス排出マニホールド形成部２４２ｂ，冷却媒体供給マニホールド形成部２４３ａ，冷却媒体排出マニホールド形成部２４３ｂ，複数個の酸化剤ガス供給孔２４５，複数個の酸化剤ガス排出孔２４６を備えている。そして、これらの各マニホールド形成部２４１ａ，２４１ｂ，２４２ａ，２４２ｂ，２４３ａ，２４３ｂ及び酸化剤ガス供給孔２４５及び酸化剤ガス排出孔２４６は、カソード対向プレート２４を厚さ方向に貫通する貫通部として形成されている。
【００２９】
さらに、カソード対向プレート２４は、カソード対向プレート２４の各辺の縁部分にかしめ部Ｋ１〜Ｋ４を備えている。そして、これらのかしめ部Ｋ１〜Ｋ４は、折り曲げられて各プレート２２，２３，２４を互いにかしめて拘束しているが、説明の便宜上、かしめる前の状態で図示している。
【００３０】
アノード対向プレート２２は、カソード対向プレート２４と同じ位置に、燃料ガス供給マニホールド形成部２２１ａ，燃料ガス排出マニホールド形成部２２１ｂ，酸化剤ガス供給マニホールド形成部２２２ａ，酸化剤ガス排出マニホールド形成部２２２ｂ，冷却媒体供給マニホールド形成部２２３ａ，冷却媒体排出マニホールド形成部２２３ｂを備えている。
【００３１】
さらに、アノード対向プレート２２は、複数個の燃料ガス供給孔２２５，複数個の燃料ガス排出孔２２６を備えている。そして、これらのマニホールド形成部２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂ，２２３ａ，２２３ｂ及び燃料ガス供給孔２２５及び燃料ガス排出孔２２６は、アノード対向プレート２２を厚さ方向に貫通する貫通部として形成されている。
【００３２】
中間プレート２３は、アノード対向プレート２２及びカソード対向プレート２４と同じ位置に、燃料ガス供給マニホールド形成部２３１ａ，燃料ガス排出マニホールド形成部２３１ｂ，酸化剤ガス供給マニホールド形成部２３２ａ，酸化剤ガス排出マニホールド形成部２３２ｂを有している。これらの各マニホールド形成部２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂは、中間プレート２３を厚さ方向に貫通する貫通部として形成されている。
【００３３】
さらに、中間プレート２３は、複数の長孔である、燃料ガス供給流路形成部２３５，燃料ガス排出流路形成部２３６，酸化剤ガス供給流路形成部２３７，酸化剤ガス排出流路形成部２３８を備えている。
【００３４】
これらの各流路形成部２３５〜２３８の一端は、それぞれ、各マニホールド形成部２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂと連通している。また、燃料ガス供給流路形成部２３５及び燃料ガス排出流路形成部２３６の他端は、それぞれ、アノード対向プレート２２に形成された燃料ガス供給孔２２５及び燃料ガス排出孔２２６と連通している。同様にして、酸化剤ガス供給流路形成部２３７及び酸化剤ガス排出流路形成部２３８の他端は、それぞれ、カソード対向プレート２４に形成された酸化剤ガス供給孔２４５及び酸化剤ガス排出孔２４６と連通している。
【００３５】
また、中間プレート２３は、中間プレートを縦断する長孔の冷却媒体流路形成部２３９を複数個有している。そして、上述した中間プレート２３における各流路形成部２３５〜２３９は、中間プレート２３を厚さ方向に貫通する貫通部として形成されている。
【００３６】
以上説明した各プレート２２，２３，２４間は、熱硬化性樹脂で接合されている。図１において、中間プレート２３及びカソード対向プレート２４の破線は、この熱硬化性樹脂が塗布されている部位（以下、「接合部」と呼ぶ。）を示している。
【００３７】
なお、シール一体型ＭＥＡ２１について簡単に説明する。シール一体型ＭＥＡ２１は、アノード電極及びカソード電極を有するＭＥＡ部５０と、ＭＥＡ部５０を囲むシリコンゴム製のシール部５１と、を備えている。また、シール部５１は、上述したアノード対向プレート２２及びカソード対向プレート２４と同じ位置に、燃料ガス供給マニホールド形成部２１１ａ，燃料ガス排出マニホールド形成部２１１ｂ，酸化剤ガス供給マニホールド形成部２１２ａ，酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１２ｂ，冷却媒体供給マニホールド形成部２１３ａ，冷却媒体排出マニホールド形成部２１３ｂを有している。さらにシール部５１は、図１において破線で示す部分に当接部を有している。この当接部については後述する。なお、このシール一体型ＭＥＡ２１は、後述するＭＥＡ部５０における電極方向（アノード電極側又はカソード電極側）以外は、表裏対称の構造となっている。
【００３８】
Ａ２．セパレータの製造工程：
図２は、本発明の一実施例としてのセパレータ製造工程を示すフローチャートである。セパレータを製造する場合に、製造者は、まず、図１に示すアノード対向プレート２２，中間プレート２３，カソード対向プレート２４を用意する（ステップＳ１０２）。なお、このとき、かしめ部Ｋ１〜Ｋ４は、図１に示すように、折り曲げられていない。
【００３９】
次に、製造者は、カソード対向プレート２４の接合部に熱硬化性樹脂を塗布し、中間プレート２３をカソード対向プレート２４の上に積層する（ステップＳ１０４）。次に、同様にして、中間プレート２３の接合部に熱硬化性樹脂を塗布し、アノード対向プレート２２を中間プレート２３の上に積層する（ステップＳ１０６）。
【００４０】
ここで、図１に示すように、カソード対向プレート２４における接合部及び中間プレート２３における接合部は、いずれも、各プレート２３，２４において貫通部を囲むようにして配置されている。なお、この接合部の配置位置の定め方については後述する。
【００４１】
次に、製造者は、プレス機を用いて、積層された各プレート２２，２３，２４に荷重を加えながら、図１に示すかしめ部Ｋ１〜Ｋ４を折り曲げ、積層された各プレート２２，２３，２４を互いにかしめて拘束する（ステップＳ１０８）。
【００４２】
図３は、かしめて拘束された複数のプレート２２〜２４を示す説明図である。図３では、図１に示すアノード対向プレート２２の上方側（シール一体型ＭＥＡ２１側）から見た、かしめて拘束された複数のプレート２２〜２４を示す。
【００４３】
図３に示すように、かしめ部Ｋ１〜Ｋ４が、アノード対向プレート２２の各辺の縁部分に、折り曲げられて重ねられている。ここで、上述したように、複数のプレート２２〜２４は、かしめて拘束されているので、かしめ部Ｋ１〜Ｋ４によりかしめ力が加わることとなる。
【００４４】
次に、製造者は、かしめて拘束された複数のプレート２２〜２４をプレス機から取り出し、炉に入れて加熱する（ステップＳ１１０）。前述のように、複数のプレート２２〜２４にはかしめ力が加えられているので、上述したステップＳ１０８の処理において各プレート２２，２３，２４を互いにかしめて拘束した後、直ぐにプレス機から取り出して炉に入れて加熱することができる。
【００４５】
そして、所定期間だけ炉で加熱されることにより、接合層における熱硬化性樹脂は、力を加えられたままの状態で硬化する。その結果、各プレート間が接合されてセパレータ２５が完成する。
【００４６】
このように、複数のプレート２２〜２４をかしめて拘束するので、複数のプレート２２〜２４にかしめ力を加えることができる。従って、ホットプレス機や専用治具を用いることなく複数のプレートを接合することができる。
【００４７】
ここで、上述した接合部の配置位置は、セパレータ２５を用いて構成される燃料電池の動作に基づき定められる。この燃料電池の動作及び接合部の配置位置について簡単に説明する。
【００４８】
図１に示すセパレータ２５を用いて構成される燃料電池には、電池反応に供される反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）と、燃料電池を冷却する冷却媒体が供給される。このうち、燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールド形成部２１１ａ，２２１ａ，２３１ａ，２４１ａを、この順序に通過しながら図面上方から下方に流れる。また、燃料電池から排出される燃料ガスは、燃料ガス排出マニホールド形成部２４１ｂ，２３１ｂ，２２１ｂ，２１１ｂを、この順序に通過しながら下方から上方に流れる。
【００４９】
このとき、中間プレート２３において、燃料ガス供給マニホールド形成部２３１ａを通過しようとする燃料ガスの一部は、燃料ガス供給流路形成部２３５に流入する。そして、この流入した燃料ガスは、燃料ガス供給流路形成部２３５の一端と連通しているアノード対向プレート２２の燃料ガス供給孔２２５を通って、アノード対向プレート２２に対向するシール一体型ＭＥＡ２１のアノード電極に供給され、電気化学反応に供される。
【００５０】
電気化学反応後、燃料ガスは、アノード対向プレート２２の燃料ガス排出孔２２６を通って、この燃料ガス排出孔２２６と一端を連通している、中間プレート２３の燃料ガス排出流路形成部２３６に供給される。そして、この供給された燃料ガスは、燃料ガス排出流路形成部２３６を通って、燃料ガス排出マニホールド形成部２３１ｂから燃料ガス排出マニホールドに流出し、燃料電池から排出されることとなる。
【００５１】
一方、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給マニホールド形成部２４２ａ，２３２ａ，２２２ａ，２１２ａを、この順序に通過しながら図面下方から上方に流れる。一方、燃料電池から排出される酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１２ｂ，２２２ｂ，２３２ｂ，２４２ｂを、この順序に通過しながら上方から下方に流れる。そして、上述した燃料ガスと同様にして、カソード対向プレート２４に対向するシール一体型ＭＥＡ（図示省略）のカソード電極に供給され、電気化学反応に供される。電気化学反応後、酸化剤ガスは、燃料電池から排出されることとなる。
【００５２】
冷却媒体は、冷却媒体供給マニホールド形成部２１３ａ，２２３ａ，２４３ａを、この順序に通過しながら画面上方から下方に流れる。そして、中間プレート２３において、冷却媒体の一部は、冷却媒体流路形成部２３９の片端側（図面奥側）から、上述した冷却媒体流路形成部２３９に流入する。そして、そして、流入した冷却媒体は、冷却媒体流路形成部２３９を通って中間プレート２３を縦断し、冷却媒体流路形成部２３９の他端側（図面手前側）から、カソード対向プレート２４の冷却媒体排出マニホールド形成部２４３ｂに流れ、燃料電池から排出されることとなる。
【００５３】
以上説明した燃料電池の動作に基づき、燃料電池に供給される燃料ガス，酸化剤ガス，冷却媒体の各流体が、各プレート２２，２３，２４において漏れないようにシールすべき部位に、接合部が配置される。
【００５４】
具体的には、例えば、中間プレート２３において、燃料ガス供給マニホールド形成部２３１ａ及び燃料ガス供給流路形成部２３５を囲むように接合部が配置される。これは、中間プレート２３における燃料ガス供給マニホールド形成部２３１ａ及び燃料ガス供給流路形成部２３５と、これらに対向するアノード対向プレート２２における燃料ガス供給マニホールド形成部２２１ａ及び燃料ガス供給孔２２５と、から燃料ガスが漏れるのを抑制するためである。
【００５５】
また、例えば、カソード対向プレート２４において、冷却媒体供給マニホールド形成部２４３ａ及び冷却媒体排出マニホールド形成部２４３ｂを囲むように接合部が配置される。これは、カソード対向プレート２４における冷却媒体供給マニホールド形成部２４３ａ及び冷却媒体排出マニホールド形成部２４３ｂと、これらに対向する中間プレート２３における冷却媒体流路形成部２３９と、から冷却媒体が漏れるのを抑制するためである。
【００５６】
図４は、完成したセパレータ２５を用いて構成される燃料電池の一部を示す断面図である。なお、図４に示す断面図は、図１に示すＡ−Ａ位置での、セパレータ２５及びシール一体型ＭＥＡ２１の断面の一部を示す。
【００５７】
図４に示すように、各プレート２２，２３，２４の間に、熱硬化性樹脂の層が設けられている。なお、図４では、熱硬化性樹脂の層をわかり易く示すため、実際よりも厚く示している。そして、この熱硬化性樹脂の層により、燃料電池に供給される燃料ガスが、各プレート２２，２３，２４の燃料ガス供給マニホールド形成部２２１ａ，２３１ａ，２４１ａから外部に漏れるのを抑制している。
【００５８】
一方、シール一体型ＭＥＡ２１において、シール部５１は、他の部分に比べて厚みを持たせるように形成されている部分（以下、「当接部」と呼ぶ。）を備えている。そして、この当接部は、アノード対向プレート２２に当接しており、シール一体型ＭＥＡ２１の燃料ガス供給マニホールド形成部２１１ａ及びアノード対向プレート２２の燃料ガス供給マニホールド形成部２２１ａから外部に燃料ガスが漏れるのを抑制している。
【００５９】
ここで、燃料ガス供給マニホールド形成部２１１ａには、通過する燃料ガスにより、破線の矢印に示すように外側に拡がろうとする圧力が加えられることとなる。しかしながら、図４に示すように、アノード対向プレート２２に重ねられたかしめ部Ｋ１の先端は、前述の当接部に対して、前述の圧力とは反対方向から当接することになる。その結果、燃料ガス供給マニホールド形成部２１１ａの外側に位置する当接部は、前述の圧力に起因してずれることがない。同様にして、かしめ部Ｋ１の先端により、図１に示す酸化剤ガス排出マニホールド形成部２１２ｂの外側に位置する当接部（図示省略）もずれることがない。
【００６０】
また、同様にして、他のかしめ部Ｋ２〜Ｋ４の先端についても、対応する位置の当接部に対して、通過する流体により加えられる圧力とは反対側から当接することとなる。その結果、図１に示す各マニホールド形成部２１１ｂ，２１２ａ，２１３ａ，２１３ｂの外側に位置する当接部もずれることがない。
【００６１】
Ａ３．実施例の効果：
以上説明したように、複数のプレート２２〜２４をかしめて拘束するので、複数のプレート２２〜２４にかしめ力を加えることができる。従って、ホットプレス機や専用治具を用いることなく複数のプレートを接合することができるので、セパレータの製造効率を向上させることができる。また、かしめ部をかしめるだけで複数のプレート２２〜２４に力を加えることができるので、かしめ部Ｋ１〜Ｋ４を折り曲げる際に用いるプレス機を直ぐに開放することができ、セパレータの製造効率を向上させることができる。
【００６２】
また、完成したセパレータを用いて燃料電池を構成した場合に、折り返したかしめ部が、シール一体型ＭＥＡ２１の当接部に当接することとなる。その結果、この当接部が囲むマニホールド形成部を流体が通過する際の圧力に起因して、当接部がずれるのを抑制することが可能となる。
【００６３】
Ｂ．変形例：
なお、本発明は、前述の実施例や実施形態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、例えば以下のような変形も可能である。
【００６４】
Ｂ１．変形例１：
上述した実施例では、セパレータ２５は、アノード対向プレート２２，カソード対向プレート２４，中間プレート２３の合計３枚のプレートで構成されるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、２枚のプレートで構成されるもの、または、４枚以上のプレートで構成されるものであってもよい。
【００６５】
また、上述した実施例では、カソード対向プレート２４のみが、かしめ部を備える構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。カソード対向プレート２４に代えて、または、カソード対向プレート２４に加えて、アノード対向プレート２２若しくは中間プレート２３が、かしめ部を備える構成であってもよい。かしめることによって相互に拘束することが可能な複数のプレートであれば、本発明の製造方法で製造することにより、生産性を向上させることが可能となる。
【００６６】
Ｂ２．変形例２：
上述した実施例では、接合部及び当接部は、図１に示す破線部分であるものとしたが、本発明はこれらの部分に限定されるものではない。他の部分であっても、それぞれの貫通部から燃料ガス，酸化剤ガス，冷却媒体の各流体が漏れないようにシール可能な部分であればよい。
【００６７】
Ｂ３．変形例３：
上述した実施例では、カソード対向プレート２４は、各辺の縁部分にかしめ部を備えた構成であったが、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、対向する２辺の縁部分にのみかしめ部を備えた構成であってもよい。また、例えば、四隅にかしめ部を備えた構成であってもよい。
【００６８】
Ｂ４．変形例４：
上述した実施例において、接合層は、熱硬化性樹脂を含む構成であったが、熱硬化性樹脂に代えてロウ材を含む構成であっても構わない。このような構成であっても、かしめ部により各プレートをかしめて相互に拘束するので、ロウ材が融解してプレート同士を接合する際の、プレート同士の位置ずれの発生を抑制することができる。また、このような位置ずれを抑制するために、専用治具を用いて複数のプレートを拘束する製造方法に比べて、専用治具の取り付けや取り外しが必要がなく、燃料電池用セパレータの製造効率を向上させることができる。
【００６９】
Ｂ５．変形例５：
上述した実施例では、セパレータ２５は、複数のプレートを接合するために接合層を設ける構成であったが、接合層を設けずに拡散接合により複数のプレートを接合する構成であってもよい。拡散接合においても、熱硬化性樹脂等の接合層を設ける場合と同様に、積層した複数のプレートに力を加えながら加熱することが求められる。従って、複数のプレートをかしめて拘束することにより、これら複数のプレートにかしめ力を加えることができ、セパレータの製造効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施例としてのセパレータ製造工程により製造される、セパレータの概要構成を示す分解斜視図。
【図２】本発明の一実施例としてのセパレータ製造工程を示すフローチャート。
【図３】かしめて拘束された複数のプレート２２〜２４を示す説明図。
【図４】完成したセパレータ２５を用いて構成される燃料電池の一部を示す断面図。
【符号の説明】
【００７１】
２１...シール一体型ＭＥＡ
２２...アノード対向プレート
２３...中間プレート
２４...カソード対向プレート
２５...セパレータ
５０...ＭＥＡ部
５１...シール部
２１１ａ，２２１ａ，２３１ａ，２４１ａ，...燃料ガス供給マニホールド形成部
２１１ｂ，２２１ｂ，２３１ｂ，２４１ｂ，...燃料ガス排出マニホールド形成部
２１２ａ，２２２ａ，２３２ａ，２４２ａ，...酸化剤ガス供給マニホールド形成部
２１２ｂ，２２２ｂ，２３２ｂ，２４２ｂ，...酸化剤ガス排出マニホールド形成部
２１３ａ，２２３ａ，２４３ａ...冷却媒体供給マニホールド
２１３ｂ，２２３ｂ，２４３ｂ...冷却媒体排出マニホールド
２２５...燃料ガス供給孔
２２６...燃料ガス排出孔
２３９...冷却媒体流路形成部
２３５...燃料ガス供給流路形成部
２３６...燃料ガス排出流路形成部
２３７...酸化剤ガス供給流路形成部
２３８...酸化剤ガス排出流路形成部
２４５...酸化剤ガス供給孔
２４６...酸化剤ガス排出孔
【図１】
2007035323.tif 000003
【図２】
2007035323.tif 000004
【図３】
2007035323.tif 000005
【図４】
2007035323.tif 000006