(57)【要約】【課題】プレス圧力の増大を来たすことなく、ゴムダイを用いて精密形状の板状多孔品を成形することを、可能とする。【解決手段】（ｃ）に示される第１成形型３２を用い、板状素材Ｗの、開口となるせん断部を成形する部位３４に対して、曲げ加工を施すことにより、（ａ）（ｂ）に示されるように、せん断部を成形する部位２４を境界とする凸部３６及び凹部３８を成形する。凸部及び凹部をつなぎ薄肉化された面が、せん断誘発部となる。続いて、（ｄ）（ｅ）に示される第２成形型４０の、金属製の下型２２凸部２２Ｂにより、第１成形工程で板状素材Ｗに成形した凹部３８を保持した状態で、ゴムダイ２４により、凸部３６に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与する。その結果、凸部３６及び凹部３８をつなぐ面３４のせん断を促し、板状素材Ｗに対しその平面と交差する方向の開口を成形することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状素材に、部分的にせん断加工と、曲げ加工又はしぼり加工とを施し、該板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形してなる板状多孔品の成形方法であって、
前記板状素材の、前記開口となるせん断部を成形する部位に対して、曲げ加工又はしぼり加工を施し、前記せん断部を成形する部位を境界とする凸部及び凹部を成形する第１成形工程と、
前記板状素材に成形された前記凹部を保持した状態で、ゴムダイにより、前記凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与し、前記凸部及び前記凹部の境界部分をせん断する第２成形工程とを含むことを特徴とする板状多孔品の成形方法。
【請求項２】
前記第２成形工程において、前記凸部と前記凹部との凹凸が逆の関係となるまで、前記板状素材の前記凸部に対し、その突出方向と逆方向へとゴムダイにより荷重を付与することを特徴とする請求項１記載の板状多孔品の成形方法。
【請求項３】
前記第１成形工程において、前記凸部と前記凹部とを、交互に連なる帯状の態様となるように成形することを特徴とする請求項１又は２記載の板状多孔品の成形方法。
【請求項４】
前記第１成形工程において、前記板状素材の平面が広がる二次元方向に一定間隔で、ドット状に突出する態様となるように、前記凸部を成形することを特徴とする請求項１又は２記載の板状多孔品の成形方法。
【請求項５】
燃料電池のセパレータを含む複数のセル構成部材間に配置され前記セパレータに隣接するガス流路を成形するための、ガス流路形成部材の成形方法であって、メタルプレートを、前記１から４のいずれか１項記載の板状多孔品の成形方法により、
表裏両側に、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触する平坦面を規則的に突出させ、表側の平坦面と裏側の平坦面とを、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行な面によって連結し、かつ、同一面上に隣接する平坦面同士を連結し、
前記表裏両側に突出する平坦面と、前記表側の平坦面と裏側の平坦面とを連結する、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行な面とを、各々、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に隣接する同士の位相が一致する態様へと加工することを特徴とする成形方法。
【請求項６】
板状素材に、部分的にせん断加工と、曲げ加工又はしぼり加工とを施し、該板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形してなる板状多孔品を成形するための成形装置であって、
前記板状素材の、前記開口となるせん断部を成形する部位に対して、曲げ加工又はしぼり加工を施し、前記せん断部を成形する部位を境界とする凸部及び凹部を成形する第１成形型と、
該第１成形型により板状素材に成形された前記凹部を保持した状態で、前記凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与し、前記凸部及び前記凹部の境界部分をせん断するゴムダイを含む第２成形型と、
前記第１成形型又は前記第２成形型をセットするプレスマシンとを含むことを特徴とする板状多孔品の成形装置。
【請求項７】
前記第２成形型は、金属製の下型とゴムダイとを含み、
前記下型は、前記第１成形型により板状素材に成形された前記凹部を保持する型形状を有し、
前記プレスマシンは、前記ゴムダイに対し、前記第１成形型により板状素材に成形された、前記凸部と前記凹部との凹凸が逆の関係となるまで、前記板状素材の前記凸部に対し、その突出方向と逆方向へと荷重を付与するものであることを特徴とする請求項６記載の板状多孔品の成形装置。
【請求項８】
前記第１成形型は、前記凸部と前記凹部とを、交互に連なる帯状の態様となるように成形する型形状を有することを特徴とする請求項６又は７記載の板状多孔品の成形装置。
【請求項９】
前記第１成形型は、前記凸部を、前記板状素材の平面が広がる二次元方向に一定間隔で、ドット状に突出する態様となるように成形する型形状を有することを特徴とする請求項７又は８記載の板状多孔品の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池ガス流路形成部材等の板状多孔品の成形方法及び成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、板状素材に、部分的にせん断加工と、曲げ加工又はしぼり加工とを施し、該板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形してなる板状多孔品を精密に成形し、様々な用途部品へと応用することが行われている。
例えば、燃料電池の、セパレータを含む複数のセル構成部材間に配置され、セパレータに隣接するガス流路を形成するための、ガス流路形成部材として、板状多孔品が用いられている。図６に示されるように、この燃料電池は、複数種類のセル構成部材が積層されることによって、セル（単セル）１０が構成され、なおかつ、セル１０が複数枚積層された燃料電池スタック１１を構成することで、必要な電圧が確保されるものである。セル１１の構造例としては、図７に示されるように、膜電極接合体１２（Membrane Electrode Assembly：以下、「ＭＥＡ」という。）がセルの厚み方向の中心部に配置され、その両面に、ガス拡散層１４（アノード側/カソード側のガス拡散層１４Ａ、１４Ｃ）、ガス流路１６（アノード側/カソード側のガス流路１６Ａ、１６Ｃ）、セパレータ１８が夫々配置された構造となっている。なお、ＭＥＡ１２とガス拡散層１４とが一体となった形態を、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode ＆Gas Diffusion Layer Assembly）と称することもある。
【０００３】
そして、図７のようにガス流路１６がセパレータ１８と別体構造をなすセル構造においては、ガス流路１６を形成する構造物として、従来からエキスパンドメタル等の板状多孔品が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２４２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、板状多孔品の一例であるエキスパンドメタルは、メッシュ状の開口が、いわゆる千鳥配置された連続構造をなしている。このエキスパンドメタルは、上記特許文献１にも開示されているように、平板を送りながら金型によって一段づつ切れ込みを入れることにより、メッシュが形成されるという、いわゆる逐次成形金型を用いた工法が一般的である。しかしながら、本発明者らは、板状多孔品の製造効率の向上のために、通常の板金部品と同様に、金型の一度の型締め作業によって、板状素材を所望の形状を有する板状多孔品とする技術について、研究を重ねている。
【０００６】
例えば、図８に示されるような形状を有する板状多孔品２０を、ゴムダイを用いて成形する手法が検討されている。板状多孔品２０は、燃料電池のガス流路形成部材であり、表裏両側に、セル状態で隣接するセル構成部材、具体的にはガス拡散層１４及びセパレータ１８（図７）と面接触する平坦面が規則的に突出し、表側の平坦面２０ａと裏側の平坦面２０ｂとが、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行な面２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆによって連結されている。又、同一面上に隣接する平坦面２０ｇ同士が連結されている。更に、表裏両側に突出する平坦面２０ａ、２０ｂと、表側の平坦面２０ａと裏側の平坦面２０ｂとを連結する、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行な面２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆとが、各々、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に隣接する同士の位相が一致する態様となるように、形成されたものである。
【０００７】
この板状多孔品２０は、プレスマシンに、図９に示されるような、金属製の下型２２と平坦なゴムダイ２４をセットし、金属製の下型２２上に板状多孔品２０の素となる板状素材Ｗ（図１１（ａ）参照）を載置して、平坦なゴムダイ２４にて圧力Ｐを付与する。すると、下型２２の凹部２２Ａ及び凸部２２Ｂに倣って板状素材Ｗ及びゴムダイ２４が変形し、板状多孔品２０の所定の形状を成形することができる。
ところが、板状多孔品２０の開口率を所望の値（例えば６０％から９０％）を得るためには、図１０に示される曲線の如く、ゴムダイ２４のストロークＳを増加させることにより荷重Ｐを増大させる必要がある。特に、成形形状の自由度が高い反面、圧力負荷位置を特定することが困難なゴムダイ２４は、図１１（ａ）に示される無負荷状態から、図１１（ｂ）に示されるように、ゴムダイ２４が板状素材Ｗの前面に密着して、相当なストロークだけ押した時点で、ようやく板状素材Ｗにせん断Ｓが生じる。そして、板状多孔品２０の所定の形状が成形されることなる。よって、ゴムダイ２４の、成形に直接的な必要の無い位置にまで大きな圧力を付与することが必要となり、プレスマシンに要求されるプレス圧力が増大してしまう。又、金属製の下型２２の成形面の先端形状を尖らせるなど対策を行うと、下型２２の寿命の短縮を招き、成形可能な形状に制約を受ける等の不具合が生じることとなる。
【０００８】
一方、図１２に示されるように、下型２２のみならず上型２６も金属製の金型からなる通常の板金金型を用いる場合には、上記の如きゴムダイ２４を用いる場合の課題は生じない。しかしながら、図１２（ｂ）に示されるように、板状素材Ｗをせん断するためには、下型２２と上型２６とのクリアランスＡを、板状素材Ｗの板厚ｔの２０％以下となるよう、正確に下型２２と上型２６との芯合わせを行う必要があり、下型２２と上型２６との形状精度や、プレスマシンに対する取付け精度及びプレスマシンの差動精度に、より高精度のものが要求されることとなる。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プレス圧力の増大を来たすことなく、ゴムダイを用いて精密形状の板状多孔品を成形することを、可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【００１１】
（１）板状素材に、部分的にせん断加工と、曲げ加工又はしぼり加工とを施し、該板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形してなる板状多孔品の成形方法であって、
前記板状素材の、前記開口となるせん断部を成形する部位に対して、曲げ加工又はしぼり加工を施し、前記せん断部を成形する部位を境界とする凸部及び凹部を成形する第１成形工程と、前記板状素材に成形された前記凹部を保持した状態で、ゴムダイにより、前記凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与し、前記凸部及び前記凹部の境界部分をせん断する第２成形工程とを含む板状多孔品の成形方法（請求項１）。
【００１２】
本項に記載の板状多孔品の成形方法は、板状素材に対してその平面と交差する方向の開口を多数成形するための第１成形工程として、板状素材の、開口となるせん断部を成形する部位に対して、曲げ加工又はしぼり加工を施すことにより、せん断部を成形する部位を境界とする凸部及び凹部を成形する。その結果、板状素材のせん断部を成形する部位は、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化された状態で、凸部及び凹部をつなぐ面を構成することとなる。この、凸部及び凹部をつなぎ薄肉化された面が、第２成形工程における、せん断誘発部となる。すなわち、第１成形工程を換言すれば、板状素材に対する、せん断誘発部の成形工程となる。
続く第２成形工程では、第１成形工程で板状素材に成形した凹部を保持した状態で、ゴムダイにより、凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、第１工程にて、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面のせん断を促し、凸部及び凹部の境界部分をせん断させて、板状素材に対しその平面と交差する方向の開口を成形するものである。
【００１３】
（２）上記（１）項において、前記第２成形工程では、前記凸部と前記凹部との凹凸が逆の関係となるまで、前記板状素材の前記凸部に対し、その突出方向と逆方向へとゴムダイにより荷重を付与する板状多孔品の成形方法（請求項２）。
本項に記載の板状多孔品の成形方法は、第２成形工程において、第１成形工程で成形した凸部と凹部との凹凸が逆の関係となるまで、板状素材の凸部に対し、その突出方向と逆方向へとゴムダイにより荷重を付与する。これによって、第１成形工程で成形した凸部と凹部とが、板状素材の平面に対して凹凸関係を逆転させた状態で、板状素材に対してその平面と交差する方向の開口を成形するものである。又、第１成形工程で成形した凸部が、ゴムダイから荷重を受けて、その荷重を板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面へと伝え、薄肉化された面のせん断を促すものとなる。
【００１４】
（３）上記（１）、（２）項において、前記第１成形工程では、前記凸部と前記凹部とを、交互に連なる帯状の態様となるように成形する板状多孔品の成形方法（請求項３）。
本項に記載の板状多孔品の成形方法は、第１成形工程において成形する凸部と凹部とを、交互に連なる帯状の態様とすることで、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面についても、交互に連なる凸部と凹部との境界部分に帯状に成形するものである。そして、続く第２成形工程において、第１成形工程で板状素材に成形した凹部を保持した状態で、ゴムダイにより、凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ帯状の面のせん断を促し、凸部及び凹部の境界部分をせん断させて、板状素材に対しその平面と交差する方向の開口を成形するものである。
【００１５】
（４）上記（１）、（２）項において、前記第１成形工程では、前記板状素材の平面が広がる二次元方向に一定間隔で、ドット状に突出する態様となるように、前記凸部を成形する板状多孔品の成形方法（請求項４）。
本項に記載の板状多孔品の成形方法は、第１成形工程において、凸部を、板状素材の平面が広がる二次元方向に一定間隔で、ドット状に突出する態様となるように成形することで、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面を、ドット状に突出する凸部の周囲を囲み、その裾の部分が凹部へとつながる態様で成形するものである。この場合には、凸部が形成された部分以外の残余の部分が、相対的に凹部となる。そして、続く第２成形工程において、板状素材の凹部を保持した状態で、ゴムダイにより、凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部の周囲を囲み凹部へとつながる面のせん断を促し、凸部及び凹部の境界部分をせん断させて、板状素材に対しその平面と交差する方向の開口を成形するものである。しかも、凸部がドット状に突出することで、板状素材の平面に平行な二次元方向の位置決め精度を高め、より高い形状精度を得るものとなる。
【００１６】
（５）燃料電池のセパレータを含む複数のセル構成部材間に配置され前記セパレータに隣接するガス流路を形成するための、ガス流路形成部材の成形方法であって、メタルプレートを、上記（１）から（４）のいずれか１項記載の板状多孔品の成形方法により、表裏両側に、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触する平坦面を規則的に突出させ、表側の平坦面と裏側の平坦面とを、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行な面によって連結し、かつ、同一面上に隣接する平坦面同士を連結し、前記表裏両側に突出する平坦面と、前記表側の平坦面と裏側の平坦面とを連結する、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行な面とを、各々、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に隣接する同士の位相が一致する態様へと加工する成形方法（請求項５）。
本項に記載の燃料電池ガス流路形成部材の成形方法は、燃料電池のセパレータを含む複数のセル構成部材間に配置され前記セパレータに隣接するガス流路を形成するための、上記特徴を有するガス流路形成部材を成形する際に、上記（１）から（４）のいずれか１項記載の板状多孔品の成形方法にて得られる所定の作用を奏するものである。
【００１７】
（６）板状素材に、部分的にせん断加工と、曲げ加工又はしぼり加工とを施し、該板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形してなる板状多孔品を成形するための成形装置であって、
前記板状素材の、前記開口となるせん断部を成形する部位に対して、曲げ加工又はしぼり加工を施し、前記せん断部を成形する部位を境界とする凸部及び凹部を成形する第１成形型と、該第１成形型により板状素材に成形された前記凹部を保持した状態で、前記凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与し、前記凸部及び前記凹部の境界部分をせん断するゴムダイを含む第２成形型と、前記第１成形型又は前記第２成形型をセットするプレスマシンとを含むことを特徴とする板状多孔品の成形装置（請求項６）。
【００１８】
本項に記載の板状多孔品の成形装置は、第１成形型をセットしたプレスマシンを用い、第１成形工程を実施するものである。この第１成形工程では、板状素材の、開口となるせん断部を成形する部位に対して、曲げ加工又はしぼり加工を施すことにより、せん断部を成形する部位を境界とする凸部及び凹部を成形する。その結果、板状素材のせん断部を成形する部位は、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化された状態で、凸部及び凹部をつなぐ面を構成することとなる。この、凸部及び凹部をつなぎ薄肉化された面が、第２成形型を用いて成形する際の、せん断誘発部となる。すなわち、第１成形金型を換言すれば、板状素材に対する、せん断誘発部の成形金型となる。
続いて、第２成形型をセットしたプレスマシンを用い、第２成形工程を実施するものである。この第２成形工程では、第１成形工程で板状素材に成形した凹部を保持した状態で、ゴムダイにより、凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、第１工程にて、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面のせん断を促し、凸部及び凹部の境界部分をせん断させて、板状素材に対しその平面と交差する方向の開口を成形するものである。
【００１９】
（７）上記（６）項において、前記第２成形型は、金属製の下型とゴムダイとを含み、前記下型は、前記第１成形型により板状素材に成形された前記凹部を保持する型形状を有し、前記プレスマシンは、前記ゴムダイに対し、前記第１成形型により板状素材に成形された、前記凸部と前記凹部との凹凸が逆の関係となるまで、前記板状素材の前記凸部に対し、その突出方向と逆方向へと荷重を付与するものである板状多孔品の成形装置。（請求項７）。
【００２０】
本項に記載の板状多孔品の成形装置は、第２成形型は、金属製の下型とゴムダイとを含み、下型は、第１成形型により板状素材に成形された凹部を保持する型形状を有している。従って、第２成形型をセットしたプレスマシンを用い、第１成形工程で板状素材に成形した凹部を、下型で保持した状態で、ゴムダイにより、凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、第１工程にて、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面のせん断を促し、凸部及び凹部の境界部分をせん断させて、板状素材に対しその平面と交差する方向の開口を成形するものである。
この際、プレスマシンにより、ゴムダイに対し、第１成形型により板状素材に成形された、前記凸部と前記凹部との凹凸が逆の関係となるまで、板状素材の前記凸部に対し、その突出方向と逆方向へと荷重を付与する。これによって、第１成形工程で成形した凸部と凹部とが、板状素材の平面に対して凹凸関係を逆転させた状態で、板状素材に対してその平面と交差する方向の開口を成形するものである。又、第１成形工程で成形した凸部が、ゴムダイから荷重を受けて、その荷重を板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面へと伝え、薄肉化された面のせん断を促すこととなる。
【００２１】
（８）上記（６）、（７）項において、前記第１成形型は、前記凸部と前記凹部とを、交互に連なる帯状の態様となるように成形する型形状を有する板状多孔品の成形装置（請求項８）。
本項に記載の板状多孔品の成形装置は、凸部と前記凹部とを、交互に連なる帯状の態様となるように成形する型形状を有する第１成形型により、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面についても、交互に連なる凸部と凹部との境界部分に帯状に成形するものである。そして、続く第２成形型を用いる成形工程において、第１成形工程で板状素材に成形した凹部を保持した状態で、ゴムダイにより、凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ帯状の面のせん断を促し、凸部及び凹部の境界部分をせん断させて、板状素材に対しその平面と交差する方向の開口を成形するものである。
【００２２】
（９）上記（６）、（７）項において、前記第１成形型は、前記凸部を、前記板状素材の平面が広がる二次元方向に一定間隔で、ドット状に突出する態様となるように成形する型形状を有する板状多孔品の成形装置（請求項９）。
本項に記載の板状多孔品の成形装置は、凸部を、板状素材の平面が広がる二次元方向に一定間隔で、ドット状に突出する態様となるように成形する型形状を有する第１成形型により、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面を、ドット状に突出する凸部の周囲を囲み、その裾の部分が凹部へとつながる態様で成形するものである。この場合には、凸部を形成する部分以外の残余の部分が、相対的に凹部となる。そして、続く第２成形工程において、板状素材の凹部を保持した状態で、ゴムダイにより、凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、板状素材の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部の周囲を囲み凹部へとつながる面のせん断を促し、凸部及び凹部の境界部分をせん断させて、板状素材に対しその平面と交差する方向の開口を成形するものである。しかも、凸部がドット状を突出させることで、板状素材の平面に平行な二次元方向の位置決め精度を高め、より高い製品形状精度を得るものとなる。
【００２３】
（１０）上記（６）から（９）項において、第１金型及び第２金型は、ロール成形金型である板状多孔品の成形装置。
本項に記載の板状多孔品の成形装置は、第１金型及び第２金型がロール成形金型であることにより、板状多孔部品をロール成形する際に、上記（６）から（９）のいずれか１項記載の板状多孔品の成形装置にて得られる所定の作用を奏するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明はこのように構成したので、プレス圧力の増大を来たすことなく、ゴムダイを用いて精密形状の板状多孔品を成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る板状多孔品の成形方法における、第１成形工程にて得られる予備成形品の斜視図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は第１成形工程に係る第１成形型及び板状素材を示す断面図、（ｄ）（ｅ）は、本方法の第２成形工程に係る第２成形型及び予備成形品の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態に係る板状多孔品の成形方法の応用例における、第１成形工程にて得られる予備成形品の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】（ａ）は、図１に係る第１成形型の下型の一部を示す斜視図、（ｂ）は、図２に係る第１成形型の下型の一部を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る板状多孔品の成形方法における第１成形工程にて、板状素材の開口となるせん断部を成形する部位に対して曲げ加工を施し、せん断部を成形する部位を境界とする凸部及び凹部を成形した状態における、当該部分及び型締め状態の第１成形型を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る板状多孔品の成形方法における第２成形工程における、第２成形型及び予備成形品を示す断面図であり、（ａ）は、予備成形品の凹部を保持した状態を、（ｂ）はゴムダイにより、凸部に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与し、凸部及び凹部の境界部分をせん断した状態を示したものである。
【図６】従来の燃料電池スタックの立体模式図である。
【図７】図６に示される燃料電池スタックを構成するセルの、構成部材を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る板状多孔品の成形方法により成形可能な板状多孔品を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線における断面図である。
【図９】図８に示される板状多孔品を成形するための、従来のゴムダイを用いた成形手法において、ゴムダイを含む成形型及び板状素材を示す断面図である。
【図１０】図９に示される手法によるゴムダイのストロークと荷重との関係を、板状多孔品の開口率毎に示したグラフであり、比較例として、本願発明に係る当該データを併記したものである。
【図１１】図９に示される、従来のゴムダイを用いた成形手法における、ゴムダイを含む成形型及び板状素材を示す断面図であり、（ａ）は板状素材に荷重を付与する前の状態を、（ｂ）はゴムダイにより荷重を付与した状態を示したものである。
【図１２】図８に示される板状多孔品を成形するための、従来の金型を用いた成形手法において、金型及び板状素材を示す断面図であり、（ａ）は板状素材に荷重を付与する前の状態を、（ｂ）は金型により荷重を付与した状態を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の実施の形態に係る板状多孔品の成形方法は、板状素材に、部分的にせん断加工と、曲げ加工又はしぼり加工とを施し、該板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形するものであり、図８に示される、燃料電池のガス流路形成部材に使用される板状多孔品２０の成形に、適用することが可能となる。なお、以下の説明では、第１成形工程を経た板状素材Ｗを、予備成形品Ｗ’ともいう。
【００２７】
本成形方法は、具体的には、図１（ａ）（ｂ）に示される予備成形品Ｗ’を整形する第１成形工程と、予備成形品Ｗ’から完成品である板状多孔品２０（図８）を成形する第２成形工程とを含むものである。
まず、第１成形工程は、図１（ｃ）に示されるように、金属製の下型２８及び金属製の上型３０からなる第１成形型３２によって、板状素材Ｗに対して、完成品の状態で開口となるせん断部を成形する部位に対して曲げ加工を施す。そして、図１（ａ）（ｂ）に示されるように、せん断部を成形する部位３４を境界とする、凸部３６及び凹部３８を形成するものである。図１の例では、凸部３６と凹部３８とを、交互に連なる帯状の態様となるように成形している。図３（ａ）には、図１（ｃ）に示される第１成形型３２の下型２８が部分的に示されているが、帯条の凸部２８Ａと、帯状の凹部２８Ｂとが、交互に連続する構成となっている。又、図１（ｃ）に示される第１成形型３２の上型３０についても、同様にして、下型２８の凹凸形状と対応する位置に、帯条の凹部３０Ａと、帯状の凸部３０Ｂとが、交互に連続する構成となっている。又、図１（ｃ）には、下型２８の帯条の凸部２８Ａと、上型３０の帯状の凹部３０Ａとの帯幅の具体的寸法例（帯条の凸部２８Ａ：０．３ｍｍ、帯状の凹部３０Ａ：０．５ｍｍ）が示されている。
【００２８】
そして、第１成形工程に続く第２成形工程では、図１（ｄ）（ｅ）に示されるように、図９に示される従来技術と同じく金属製の下型２８とゴムダイ２４とからなる第２成形型４０にて、本成形を行うものである。具体的には、予備成形品Ｗ’に成形された凹部３８を下型２２の凸部２２Ｂで保持した状態で、ゴムダイに２４より、凸部３６に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与し、凸部３６及び凹部３８の境界部分、すなわち、せん断部を成形する部位３４を、せん断するものである。この第２成形工程において、凸部３６と凹部３８との凹凸が逆の関係となるまで、予備成形品Ｗ’の凸部３６に対し、その突出方向と逆方向へとゴムダイ２４により荷重を付与することで、図８に示される、燃料電池のガス流路形成部材に使用される板状多孔品２０が成形されることとなる。
【００２９】
ところで、図１（ｄ）は、図８に示される板状多孔品２０のＢ−Ｂ断面部分の成形に係るものであり、図１（ｅ）は、同Ｃ−Ｃ断面部分の成形に係るものである。又、図９の従来例と同様に、図中の符号２２Ａは下型２２の凹部を、２２Ｂは凸部を示すものである。そして、図８に示される板状多孔品２０のＢ−Ｂ断面部分は、図１（ｄ）の如く、下型の凸部２２Ｂによって、同一面上に隣接する平坦面２０ｇ同士が連結された形状へと、成形されるものである。なお、図９（ｅ）には、下型２２の凹部２２Ａの帯幅の具体的寸法例（０．６ｍｍ）が示されている。
【００３０】
又、第１成形工程において、図１の例に換えて、図２に示されるように、凸部３６を、凹部３８に対し、板状素材の平面が広がる二次元方向（前後左右方向）に一定間隔で、ドット状に突出する態様となるように成形した予備成形品Ｗ”を成形することとしても良い。この予備成形品Ｗ”を成形する場合には、板状素材Ｗの、開口となるせん断部を成形する部位３４に対して、しぼり加工を施すことにより、せん断部を成形する部位３４を境界とする凸部３６及び凹部３８を成形するものである。なお、図２（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線は、図８のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に該当する部位となる。
図３（ｂ）には、図２の応用例に用いられる第１成形型３２の下型２８が部分的に示されているが、板状素材の平面が広がる二次元方向に一定間隔で、ドット状に突出する態様の凸部２８Ａと、帯状の凹部２８Ｂとが交互に連続する構成となっている。又、図示は省略するが、本応用例に用いられる第１成形型３２の上型３０についても、同様にして、下型２８の凹凸形状と対応する位置に、ドット状に突出する態様の凹部３０Ａ（図１（ｃ）参照）と、帯状の凸部３０Ｂ（図１（ｃ）参照）とが、交互に連続する構成となっている。
【００３１】
又、本発明の実施の形態に係る板状多孔品の成形装置は、上述の第１成形型３２及び第２成形型４０と、それらをセットするプレスマシンとを含むものである。このプレスマシンについては、従来のプレスマシンを流用することが可能である。又、一台のプレスマシンに対し、第１成形型３２及び第２成形型４０を段取り換えによって順番にセットすることとしても良く、又、複数台のプレスマシンに第１成形型３２又は第２成形型４０をセットすることとしても良い。
そして、プレスマシンは、第２成形型４０をセットした状態で、ゴムダイ２４に対し、第１成形型３２により板状素材Ｗに成形された、凸部３６と凹部３８との凹凸が逆の関係となるまで、凸部３６に対し、その突出方向と逆方向へと荷重を付与するように制御されるものである。
なお、第１成形型３２に対する板状素材Ｗの位置決めと、第２成形型４０に対する予備成形品Ｗ’の位置決めとは、いずれも、既存の搬送マシンの動作精度により確保することができる。
【００３２】
さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。
すなわち、板状素材Ｗに対してその平面と交差する方向の開口を多数成形するための第１成形工程として、第１成形型３２を用い、板状素材Ｗの、開口となるせん断部を成形する部位３４に対して、曲げ加工（図１）又はしぼり加工（図２）を施すことにより、せん断部を成形する部位２４を境界とする凸部３６及び凹部３８を成形する。その結果、図４に示されるように、板状素材Ｗのせん断部を成形する部位３４の厚みｔ３４は、凸部３６及び凹部３８の厚みｔ３６、ｔ３８に対して、板状素材Ｗの平面と交差する方向へと延びて薄肉化された状態で（ｔ３４  ＜ｔ３６＝ｔ３８）、凸部３６及び凹部３８をつなぐ面を構成することとなる。この、凸部及び凹部をつなぎ薄肉化された面が、第２成形工程における、せん断誘発部となる。すなわち、第１成形工程を換言すれば、板状素材Ｗに対する、せん断誘発部の成形工程となる。
【００３３】
続く第２成形工程では、図５（ａ）に示されるように、第２成形型４０の、金属製の下型２２凸部２２Ｂにより、第１成形工程で板状素材Ｗに成形した凹部３８を保持した状態で、ゴムダイ２４により、凸部３６に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与する。その結果、第１工程にて、板状素材Ｗの平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部３６及び凹部３８をつなぐ面３４のせん断を促し、図５（ｂ）に示されるように、凸部３６及び凹部３８の境界部分をせん断させて、板状素材Ｗ（予備成形品Ｗ’、Ｗ”）に対しその平面と交差する方向の開口を成形することが可能となる。
【００３４】
又、本発明の実施の形態では、第２成形工程において、第１成形工程で成形した凸部３６と凹部３８との凹凸が逆の関係となるまで、板状素材Ｗ（予備成形品Ｗ’、Ｗ”）の凸部に対し、その突出方向と逆方向へとゴムダイ２４により荷重を付与する。これによって、第１成形工程で成形した凸部３６と凹部３８とが、板状素材Ｗの平面に対して凹凸関係を逆転させた状態で、板状素材Ｗに対してその平面と交差する方向の開口を成形することが可能となる。又、第１成形工程で成形した凸部３６が、ゴムダイ２４から荷重を受けて、その荷重を板状素材Ｗの平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ面３４へと伝え、薄肉化された面３４のせん断を促すことが可能となる。
【００３５】
又、図１の例のごとく、第１成形工程において成形する凸部３６と凹部３８とを、交互に連なる帯状の態様とすることで、板状素材Ｗ（予備成形品Ｗ’、Ｗ”）の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部３６及び凹部３８をつなぐ面３４についても、交互に連なる凸部３６と凹部３８との境界部分に帯状に成形することが可能となる。そして、続く第２成形工程において、第１成形工程で板状素材に成形した凹部３８を保持した状態で、ゴムダイ２４により、凸部３６に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、板状素材Ｗの平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部及び凹部をつなぐ帯状の面３４のせん断を促し、凸部３６及び凹部３８の境界部分をせん断させて、板状素材Ｗに対しその平面と交差する方向の開口を成形することが可能となる。
【００３６】
又、図２の例のごとく、第１成形工程において、凸部３６を、板状素材Ｗ（予備成形品Ｗ’、Ｗ”）の平面が広がる二次元方向に一定間隔で、ドット状に突出する態様となるように成形することで、板状素材Ｗ（予備成形品Ｗ’、Ｗ”）の平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部３６及び凹部３８をつなぐ面３４を、ドット状に突出する凸部３６の周囲を囲み、その裾の部分が凹部３８へとつながる態様で成形することができる。この場合には、凸部３６が形成された部分以外の残余の部分が、相対的に凹部３８となる。そして、続く第２成形工程において、板状素材Ｗの凹部３８を保持した状態で、ゴムダイ２４により、凸部３６に対しその突出方向と逆方向へと荷重を付与することで、板状素材Ｗの平面と交差する方向へと延びて薄肉化され、凸部３６の周囲を囲み凹部３８へとつながる面３４のせん断を促し、凸部３６及び凹部３８の境界部分をせん断させて、板状素材Ｗに対しその平面と交差する方向の開口を成形することが可能となる。
しかも、凸部３６がドット状に突出することで、板状素材Ｗの平面に平行な二次元方向（前後左右方向）の位置決め精度を高め、より高い形状精度を得ることが可能となる。
【００３７】
以上より、図１０に示されるように、板状多孔品２０の開口率９０％を得るために必要となる、ゴムダイ２４のストロークＳと、それにより生ずる荷重Ｐは、本願発明に係る曲線Ｉの方が、従来のゴムダイを用いた成形方法に係る曲線ＰＡと比較して、減少することなる。その結果、ゴムダイ２４の、成形に直接的な必要の無い位置にまで大きな圧力を付与することが回避され、プレスマシンに要求されるプレス圧力にの増大を防ぐことができる。又、金属製の下型２２の成形面の先端形状を尖らせるなど対策を行う必要もなくなり、下型２２の超寿命化を図り、成形可能な形状の自由度を高めることも可能となる。
又、従来（図１２）の如く、下型２２のみならず上型２６も金属製の金型からなる通常の板金金型を用いて、一工程で板状多孔品２０を成形する場合のように、下型２２と上型２６との形状精度や、プレスマシンに対する取付け精度及びプレスマシンの差動精度に、より高精度のものが要求されることもなく、ゴムダイ２４を用いることによる利点を十分に発揮することが可能となる。
【００３８】
よって、本発明の実施の形態によれば、板状多孔品２０のごときガス流路形成部材を成形する際には、上記の板状多孔品の成形方法にて得られる、所定の作用効果を奏するものとなる。
【００３９】
又、本発明の実施の形態では、板状多孔品２０の具体例として、燃料電池のガス流路形成部材を例示して説明したが、その他の機能性薄板成形部品の製造にも適用することが可能である。例えば、燃料電池のガス流路形成部材と同様に、流体（ガスや液体）との接触面積確保と強度とが必要な部品として、熱交換器への応用が挙げられる。更なる別例として、板状多孔品２０の開口を、特定の形状成形が困難な粉末（触媒等を担持したもの）で満たすことにより、触媒作用を持ち、必要な強度を有する部品を構成することも可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
２０：板状多孔品、２０ａ：表側の平坦面、２０ｂ：裏側の平坦面、  ２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ：ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行な面、２０ｇ：同一面上に隣接する平坦面、２２、２８：下型、２２Ａ：凹部、２２Ｂ：凸部、２４：ゴムダイ、３０：上型、３２：第１成形型、３４：せん断部を成形する部位、３６：凸部、３８：凹部、４０：第２成形型、Ｗ：板状素材、  Ｗ’、Ｗ”：予備成形品
【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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