(57)【要約】【課題】積層された複数のセル間における圧損のばらつきを抑え、当該セルの歩留まりを向上させる。【解決手段】発電領域に設けられる燃料ガス流路３６（または酸化ガス流路）と、燃料ガス流路３６に燃料ガスを供給する燃料ガスの入口側マニホールド１６ａ等と、燃料ガスのマニホールド１６ａと燃料ガス流路３６とを連通する燃料ガス連絡通路６１と、を備えたセパレータ２０を形成し、該セパレータ２０をいったんセル化して燃料電池セルを構成し、燃料電池セルにおける燃料ガス連絡通路６１等における圧損を実測し、当該実測結果に基づき、積層される複数の燃料電池セル間における圧損の差分を低減させる後加工を行う。燃料ガス連絡通路６１を構成しているセパレータ２０の複数の溝２１のうち、鉛直方向下側に位置するもの以外の溝２１を変形させる後加工を行うことが好ましい。【選択図】図９
2009146572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電領域に設けられる燃料ガス流路または酸化ガス流路と、前記燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガスの入口側マニホールドと、前記燃料ガス流路から燃料ガスを排出する燃料ガスの出口側マニホールドと、前記酸化ガス流路に酸化ガスを供給する酸化ガスの入口側マニホールドと、前記酸化ガス流路から酸化ガスを排出する酸化ガスの出口側マニホールドと、前記燃料ガスのマニホールドと前記燃料ガス流路とを連通する燃料ガス連絡通路と、前記酸化ガスのマニホールドと前記酸化ガス流路とを連通する酸化ガス連絡通路と、を備えたセパレータを形成し、
該セパレータをいったんセル化して燃料電池セルを構成し、
前記燃料電池セルにおける前記燃料ガス連絡通路および前記酸化ガス連絡通路における圧損を実測し、
当該実測結果に基づき、積層される複数の前記燃料電池セル間における圧損の差分を低減させる後加工を行う、
燃料電池セルの加工方法。
【請求項２】
前記燃料ガス連絡通路および前記酸化ガス連絡通路を構成している前記セパレータの溝を変形させる後加工を行う、請求項１に記載の燃料電池セルの加工方法。
【請求項３】
前記燃料ガス連絡通路および前記酸化ガス連絡通路を構成している前記セパレータの複数の溝のうち、鉛直方向下側に位置するもの以外の溝を変形させる後加工を行う、請求項２に記載の燃料電池セルの加工方法。
【請求項４】
前記セパレータの複数の溝のうち、鉛直方向上側に位置するものを変形させる後加工を行う、請求項３に記載の燃料電池セルの加工方法。
【請求項５】
前記燃料ガス連絡通路および前記酸化ガス連絡通路を構成している前記セパレータの複数の溝のうち、もっとも太いものを変形させる後加工を行う、請求項２に記載の燃料電池セルの加工方法。
【請求項６】
前記燃料ガス連絡通路のうち、前記燃料ガスの入口側マニホールドと前記燃料ガス流路とを連通する連絡通路を対象として後加工を行う、請求項２から５のいずれか一項に記載の燃料電池セルの加工方法。
【請求項７】
前記燃料ガス連絡通路のうち、前記燃料ガスの出口側マニホールドと前記燃料ガス流路とを連通する連絡通路を対象として後加工を行う、請求項２から６のいずれか一項に記載の燃料電池セルの加工方法。
【請求項８】
前記酸化ガス連絡通路のうち、前記酸化ガスの出口側マニホールドと前記酸化ガス流路とを連通する連絡通路を対象として後加工を行う、請求項２から７のいずれか一項に記載の燃料電池セルの加工方法。
【請求項９】
発電領域に形成された燃料ガス流路または酸化ガス流路と、前記燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガスの入口側マニホールドと、前記燃料ガス流路から燃料ガスを排出する燃料ガスの出口側マニホールドと、前記酸化ガス流路に酸化ガスを供給する酸化ガスの入口側マニホールドと、前記酸化ガス流路から酸化ガスを排出する酸化ガスの出口側マニホールドと、前記燃料ガスのマニホールドと前記燃料ガス流路とを連通する燃料ガス連絡通路と、前記酸化ガスのマニホールドと前記酸化ガス流路とを連通する酸化ガス連絡通路と、を有し、
前記セパレータをいったんセル化した状態での当該燃料電池セルにおける前記燃料ガス連絡通路および前記酸化ガス連絡通路における圧損の実測結果に基づき、前記酸化ガス連絡通路および燃料ガス連絡通路の一部に、積層される複数の前記燃料電池セル間における圧損の差分を低減させる変形部が後加工により形成されている、
燃料電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルおよびその加工方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、積層される複数の燃料電池セル間における圧損差低減のための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（一例として固体高分子型燃料電池）を構成するセル（燃料電池セル）は、例えば、電解質膜およびその両面に配した一対の電極からなる接合体（例えばＭＥＡ）と、反応ガス（酸化ガス、燃料ガス）の流路および給排用マニホールドを備えた一対のセパレータとで構成されている。また、このようなセルが複数積層されていわゆる燃料電池スタックが形成されている。
【０００３】
このようなセル積層体において、反応ガスは、セル積層方向に連通するマニホールドを介して各セルへと並列に供給されている。ところが、この場合、反応ガスの供給サイドから遠ざかるほど当該セルへの反応ガス供給量が減るというようにばらつく傾向にあり、各燃料電池セル間に生じる圧損差が従来の燃料電池における課題の一つとなっている。なお、圧損とは、流体流路の形状、流体流路の表面の滑らかさ等に起因して、当該流体が有する圧力などのエネルギーが消費されることをいう。
【０００４】
上述のような圧損のばらつきを低減させるための技術としては、従来、反応ガスの供給口から遠い末端の近傍に比較的圧損が小さなセルを積層して燃料電池スタックを構成するもの等が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７９０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来、燃料電池セルの圧損のばらつきを小さくするため、各部品の公差を小さく、厳しくする必要があり、コストが高くなるか、出荷検査での歩留まりが低いという点で問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、積層された複数のセル間における圧損のばらつきを抑え、当該セルの歩留まりを向上させることが可能な燃料電池セルおよびその加工方法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】
【０００７】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。従来のセル積層体の場合、上述したように反応ガスの供給サイドから遠ざかるほど当該セルへの反応ガス供給量が減る傾向にあり（図１２参照）、しかも、セル化後に圧損の調整をするための手段がなく、従来はセル化後に圧損調整が行われることはなかった。このため、燃料電池内でのセル間における圧損にばらつきが生じていることがあり、このことが低い歩留まりの一因となっていた。
【０００８】
これらの点につきさらに検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く知見を得るに至った。本発明にかかる燃料電池セルの加工方法は該知見に基づくものであり、発電領域に設けられる燃料ガス流路または酸化ガス流路と、燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガスの入口側マニホールドと、燃料ガス流路から燃料ガスを排出する燃料ガスの出口側マニホールドと、酸化ガス流路に酸化ガスを供給する酸化ガスの入口側マニホールドと、酸化ガス流路から酸化ガスを排出する酸化ガスの出口側マニホールドと、燃料ガスのマニホールドと燃料ガス流路とを連通する燃料ガス連絡通路と、酸化ガスのマニホールドと酸化ガス流路とを連通する酸化ガス連絡通路と、を備えたセパレータを形成し、該セパレータをいったんセル化して燃料電池セルを構成し、燃料電池セルにおける燃料ガス連絡通路および酸化ガス連絡通路における圧損を実測し、当該実測結果に基づき、積層される複数の燃料電池セル間における圧損の差分を低減させる後加工を行う、というものである。
【０００９】
この加工方法においては、セル加工後、つまりいったんセル化して燃料電池を構成した後、圧損の実測結果に基づいて圧損の差分を低減させる後加工を行うというように、燃料電池セル毎の性状に合わせて形状や形態の調整が行われる。したがって、本発明によれば、燃料電池内でのセル間における圧損のばらつきを抑え、ひいては歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１０】
かかる加工方法においては、燃料ガス連絡通路および酸化ガス連絡通路を構成しているセパレータの溝を変形させる後加工を行うことができる。この場合、燃料ガス連絡通路および酸化ガス連絡通路を構成しているセパレータの複数の溝のうち、鉛直方向下側に位置するもの以外の溝を変形させる後加工を行うことが好ましい。鉛直方向下側に位置する溝を変形させずにおけば、水分の排水性を阻害することなく圧損を調整してばらつきを抑えることができる。セパレータの複数の溝のうち、鉛直方向上側に位置するものを変形させる後加工を行うこととすればさらに好ましい。
【００１１】
また、かかる加工方法において、燃料ガス連絡通路および酸化ガス連絡通路を構成しているセパレータの複数の溝のうち、もっとも太いものを変形させる後加工を行うことも好ましい。一般に、太い溝（例えば流路断面積が大きな溝）はその分だけ寸法精度が緩くなるから加工し易い。
【００１２】
さらに、かかる加工方法においては、燃料ガス連絡通路のうち、燃料ガスの入口側マニホールドと燃料ガス流路とを連通する連絡通路を対象として後加工を行うことが好ましい。一般に、窒素ガスが混ざっていたほうが圧損の上昇が大きいため、燃料ガス（例えば水素ガス）の出口側を加工するよりも入口側を加工して流路を絞るほうが感度が鈍いため、低コストで圧損のばらつきを低減させやすい。また、かかる加工方法において、燃料ガス連絡通路のうち、燃料ガスの出口側マニホールドと燃料ガス流路とを連通する連絡通路を対象として後加工を行うようにしてもよい。対象が出口側であれば、加工量を小さくすることが可能で小型化しやすい。
【００１３】
また、かかる加工方法において、酸化ガス連絡通路のうち、酸化ガスの出口側マニホールドと酸化ガス流路とを連通する連絡通路を対象として後加工を行うことも好ましい。酸化ガスの入口側の連絡通路を絞ったとすると、酸化ガスの供給量が少なくなり、排水が困難になる場合があるが、本発明によればこのような事態が生じるのを避けることができる。
【００１４】
本発明にかかる燃料電池セルは、発電領域に形成された燃料ガス流路または酸化ガス流路と、燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガスの入口側マニホールドと、燃料ガス流路から燃料ガスを排出する燃料ガスの出口側マニホールドと、酸化ガス流路に酸化ガスを供給する酸化ガスの入口側マニホールドと、酸化ガス流路から酸化ガスを排出する酸化ガスの出口側マニホールドと、燃料ガスのマニホールドと燃料ガス流路とを連通する燃料ガス連絡通路と、酸化ガスのマニホールドと酸化ガス流路とを連通する酸化ガス連絡通路と、を有し、セパレータをいったんセル化した状態での当該燃料電池セルにおける燃料ガス連絡通路および酸化ガス連絡通路における圧損の実測結果に基づき、酸化ガス連絡通路および燃料ガス連絡通路の一部に、積層される複数の燃料電池セル間における圧損の差分を低減させる変形部が後加工により形成されている、というものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、積層された複数のセル間における圧損のばらつきを抑え、当該セルの歩留まりを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図１０に本発明の実施形態を示す。以下に説明する実施形態においては、まず、燃料電池１を構成するセル（燃料電池セル）２および複数のセル２が積層されてなる燃料電池スタックの概略構成について説明し、その後、セル２の加工方法について説明することとする。
【００１８】
図１に本実施形態における燃料電池１のセル２の概略構成を示す。図示するように構成されるセル２は、順次積層されてセル積層体３を構成している（図２参照）。また、このセル積層体３等で構成される燃料電池スタックは、例えばスタック両端を一対のエンドプレート７で挟まれ、さらにこれらエンドプレート７どうしを繋ぐようにテンションプレート８からなる拘束部材が配置された状態で積層方向への荷重がかけられて締結されている（図２参照）。
【００１９】
なお、このような燃料電池スタック等で構成される燃料電池１は、例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムにおいて利用可能なものであるがこれに限られることはなく、各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムにおいても利用することが可能である。
【００２０】
セル２に含まれる電解質としては、膜−電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）あるいは膜−電極−拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode ＆ Gas Diffusion Layer Assembly）を用いることができる。例えば本実施形態では、膜−電極接合体（以下、ＭＥＡともいう）３０を用いている（図１等参照）。
【００２１】
セル２は、ＭＥＡ３０、該ＭＥＡ３０を挟持する一対のセパレータ２０（図１等においてはそれぞれ符号２０ａ，２０ｂで示している）等で構成されている（図１参照）。ＭＥＡ３０および各セパレータ２０ａ，２０ｂはおよそ矩形の板状に形成されている。また、ＭＥＡ３０はその外形が各セパレータ２０ａ，２０ｂの外形よりも小さくなるように形成されている。
【００２２】
ＭＥＡ３０は、高分子材料のイオン交換膜からなる高分子電解質膜（以下、単に電解質膜ともいう）３１と、電解質膜３１を両面から挟んだ一対の電極（アノード側拡散電極およびカソード側拡散電極）３２，３３と（図１参照）を含む。電解質膜３１は、各電極３２，３３よりも大きく形成されている。この電解質膜３１には、その周縁部３４を残した状態で各電極３２，３３が例えばホットプレス法により接合されている。
【００２３】
ＭＥＡ３０を構成する電極３２，３３は、その表面に付着された白金などの触媒を担持した例えば多孔質のカーボン素材（拡散層３２ｂ，３３ｂ）で構成されている。一方の電極（アノード）３２には燃料ガス（反応ガス）としての水素ガス、他方の電極（カソード）３３には空気や酸化剤などの酸化ガス（反応ガス）が供給され、これら２種類の反応ガスによりＭＥＡ３０内で電気化学反応が生じてセル２の起電力が得られるようになっている。
【００２４】
ガス拡散層（図５において符号４２で示す）は、電解質膜３１に供給される反応ガスを適度に拡散させるように形成されている層である。例えば本実施形態におけるガス拡散層４２は、電解質膜３１（および電極３２，３３）よりも小さく形成されている。また、ガス拡散層４２および電解質膜３１（および電極３２，３３）は、その周辺部分（周縁に近い部分）をフレーム部材４０によって挟持された状態となっている。
【００２５】
セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）はガス不透過性の導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えばカーボンや導電性を有する硬質樹脂のほか、アルミニウムやステンレス等の金属（メタル）が挙げられる。本実施形態のセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の基材は板状のメタルで形成されているものであり（メタルセパレータ）、この基材の電極３２，３３側の面には耐食性に優れた膜（例えば金メッキで形成された皮膜）が形成されている。
【００２６】
また、セパレータ２０ａ，２０ｂの両面には、複数の凹部によって構成される溝状の流路が形成されている。これら流路は、例えば板状のメタルによって基材が形成されている本実施形態のセパレータ２０ａ，２０ｂの場合であればプレス成形によって形成することができる。このようにして形成される溝状の流路は、酸化ガスのガス流路３５や水素ガスのガス流路３６、あるいは冷却水流路３７を構成している。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａの電極３２側となる内側の面には水素ガスのガス流路３６が形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３７が形成されている（図１参照）。同様に、セパレータ２０ｂの電極３３側となる内側の面には酸化ガスのガス流路３５が形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３７が形成されている（図１参照）。例えば本実施形態の場合、隣接する２つのセル２，２に関し、一方のセル２のセパレータ２０ａの外面と、これに隣接するセル２のセパレータ２０ｂの外面とを付き合わせた場合に両者の冷却水流路３７が一体となり断面が例えば矩形あるいはハニカム形の流路が形成される構造となっている。
【００２７】
さらに、上述したように各セパレータ２０ａ，２０ｂは、少なくとも流体の流路をなすための凹凸形状が表面と裏面とで反転した関係になっている。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａにおいては、水素ガスのガス流路３６を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３７を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３６を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３７を形成する凸形状（凸リブ）である。さらに、セパレータ２０ｂにおいては、酸化ガスのガス流路３５を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３７を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３５を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３７を形成する凸形状（凸リブ）である。
【００２８】
また、セパレータ２０ａ，２０ｂの長手方向の端部付近（本実施形態の場合であれば、図１中向かって左側に示す一端部の近傍）には、酸化ガスの入口側のマニホールド１５ａ、水素ガスの出口側のマニホールド１６ｂ、および冷却水の入口側のマニホールド１７ａが形成されている。例えば本実施形態の場合、これらマニホールド１５ａ，１６ｂ，１７ａは各セパレータ２０ａ，２０ｂに設けられた略矩形ないしは台形、あるいは両端が半円形状の長細矩形の透孔によって形成されている（図１等参照）。さらに、セパレータ２０ａ，２０ｂのうち反対側の端部には、酸化ガスの出口側のマニホールド１５ｂ、水素ガスの入口側のマニホールド１６ａ、および冷却水の出口側のマニホールド１７ｂが形成されている。本実施形態の場合、これらマニホールド１５ｂ，１６ａ，１７ｂも略矩形ないしは台形、あるいは両端が半円形状の長細矩形の透孔によって形成されている（図１参照）。
【００２９】
上述のような各マニホールドのうち、セパレータ２０ａにおける水素ガス用の入口側マニホールド１６ａと出口側マニホールド１６ｂは、セパレータ２０ａに形成されている入口側の連絡通路６１および出口側の連絡通路６２を介してそれぞれが水素ガスのガス流路３６に連通している。同様に、セパレータ２０ｂにおける酸化ガス用の入口側マニホールド１５ａと出口側マニホールド１５ｂは、セパレータ２０ｂに形成されている入口側の連絡通路６３および出口側の連絡通路６４を介してそれぞれが酸化ガスのガス流路３５に連通している（図１参照）。さらに、各セパレータ２０ａ，２０ｂにおける冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂは、各セパレータ２０ａ，２０ｂに形成されている入口側の連絡通路６５および出口側の連絡通路６６を介してそれぞれが冷却水流路３７に連通している。ここまで説明したような各セパレータ２０ａ，２０ｂの構成により、セル２には、酸化ガス、水素ガスおよび冷却水が供給されるようになっている。ここで具体例を挙げておくと、セル２が積層された場合、例えば水素ガスは、セパレータ２０ａの入口側マニホールド１６ａから連絡通路６１を通り抜けてガス流路３６に流入し、ＭＥＡ３０の発電に供された後、連絡通路６２を通り抜けて出口側マニホールド１６ｂに流出することになる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂとをそれぞれセパレータ２０の冷却水流れ方向両側の一方寄りおよび他方寄りに配置している（図１参照）。すなわち、本実施形態においては冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂをセパレータ２０の対角線上に配置することとし、これによってセパレータ２０に対し冷却水が全面的に行き渡りやすくなるようにしている。
【００３１】
第１シール部材１３ａ、第２シール部材１３ｂは必要に応じて設けられる（図１参照）。セパレータ２０ａ，２０ｂ間に設けられる場合、これら第１シール部材１３ａ、第２シール部材１３ｂは、例えば、ともに複数の部材（例えば独立した小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成される（図１参照）。これらのうち、第１シール部材１３ａはＭＥＡ３０とセパレータ２０ａとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３４と、セパレータ２０ａのうちガス流路３６の周囲の部分との間に介在するように設けられる。また、第２シール部材１３ｂは、ＭＥＡ３０とセパレータ２０ｂとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３４と、セパレータ２０ｂのうちガス流路３５の周囲の部分との間に介在するように設けられる。
【００３２】
さらに、隣接するセル２，２のセパレータ２０ｂとセパレータ２０ａとの間には、複数の部材（例えば独立した小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成された第３シール部材１３ｃが設けられている（図１参照）。この第３シール部材１３ｃは、セパレータ２０ｂにおける冷却水流路３７の周囲の部分と、セパレータ２０ａにおける冷却水流路３７の周囲の部分との間に介在するように設けられてこれらの間をシールする部材である。
【００３３】
なお、第１〜第３シール部材１３ａ〜１３ｃとしては、隣接する部材との物理的な密着により流体を封止する弾性体（ガスケット）や、隣接する部材との化学的な結合により接着する接着剤などを用いることができる。例えば本実施形態では各シール部材１３ａ〜１３ｃとして弾性によって物理的にシールする部材を採用しているが、この代わりに上述した接着剤のような化学結合によってシールする部材を採用することもできる。
【００３４】
フレーム部材（以下、樹脂フレームともいう）４０は、ＭＥＡ３０とともにセパレータ２０ａ，２０ｂ間に挟持される例えば樹脂からなる部材（以下、樹脂フレームともいう）である。例えば本実施形態では、薄い枠形状の樹脂フレーム４０をセパレータ２０ａ，２０ｂ間に介在させ、当該樹脂フレーム４０によってＭＥＡ３０の少なくとも一部、例えば周縁部３４に沿った部分を表側と裏側から挟持するようにしている。このように設けられる樹脂フレーム４０は、締結力を支持するセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）間のスペーサとしての機能、絶縁部材としての機能、セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の剛性を補強する補強部材としての機能を発揮する。
【００３５】
続いて、燃料電池１の構成について簡単に説明する（図２参照）。本実施形態における燃料電池１は、複数のセル２を積層してなるセル積層体３を備え、当該セル積層体３の両端に位置するセル（端セル）２，２の外側に順次、断熱セル４、出力端子５ａ付のターミナルプレート５、インシュレータ（絶縁プレート）６およびエンドプレート７をさらに備えた構成となっている。セル積層体３に対しては、両エンドプレート７をつなぐように架け渡されたテンションプレート８によって積層方向への所定の圧縮力が加えられている。さらに、セル積層体３の一端側のエンドプレート７とインシュレータ６との間にはプレッシャプレート９とばね機構９ａとが設けられており、セル２に作用する荷重の変動が吸収されるようになっている。
【００３６】
断熱セル４は例えば２枚のセパレータとシール部材とで断熱層が形成されているもので、発電に伴い生じる熱が大気等に放熱されるのを抑える役割を果たす。すなわち、一般に、セル積層体３の端部は大気との熱交換により温度が低くなりやすいことから、当該セル積層体３の端部に断熱層を形成することによって熱交換（放熱）を抑えることが行われている。このような断熱層としては、例えば、セル２におけるものと同様の一対のセパレータに、膜−電極アッセンブリの代わりとして導電板などの断熱部材１０を挟み込んだ構成のものがある。この場合に用いられる断熱部材１０は断熱性に優れるほど好適であり、具体的には例えば導電性多孔質シートなどが用いられる。また、このような断熱部材１０の周囲をシール部材で封止することによって空気層が形成される。
【００３７】
ターミナルプレート５は集電板として機能する部材であり、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等の金属で板状に形成されている。ターミナルプレート５のうち断熱セル４側の表面には、めっき処理等の表面処理が施されており、かかる表面処理により断熱セル４との接触抵抗が確保されている。めっきとしては、金、銀、アルミ、ニッケル、亜鉛、すず等を挙げることができ、例えば本実施形態では導電性、加工性および低廉性を勘案してすずめっき処理を施している。
【００３８】
インシュレータ６は、ターミナルプレート５とエンドプレート７等とを電気的に絶縁する機能を果たす部材である。このような機能を果たすため、かかるインシュレータ６は例えばポリカーボネートなどの樹脂材料により板状に形成されている。
【００３９】
エンドプレート７は、ターミナルプレート５と同様、各種金属（鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等）で板状に形成されている。例えば本実施形態では銅を用いてこのエンドプレート７を形成しているがこれは一例に過ぎず、他の金属で形成されていても構わない。
【００４０】
テンションプレート８は両エンドプレート７，７間を架け渡すようにして設けられているもので、例えば一対がセル積層体３の両側に対向するように配置される（図２参照）。テンションプレート８は、各エンドプレート７，７にボルト等で固定され、単セル２の積層方向に所定の締結力（圧縮力）を作用させた状態を維持する。このテンションプレート８の内側面（セル積層体３を向く面）には漏電やスパークが生じるのを防止すべく絶縁膜が形成されている。絶縁膜は、具体的には例えば当該テンションプレート８の内側面に貼り付けられた絶縁テープ、あるいは当該面を覆うように塗布された樹脂コーティングなどによって形成されている。
【００４１】
続いて、本発明にかかるセル（燃料電池セル）２の加工方法について説明する（図４等参照）。この加工方法は、酸化ガスのガス流路３５または水素ガスのガス流路３６、水素ガスの入口側マニホールド１６ａ、出口側マニホールド１６ｂ、酸化ガスの入口側マニホールド１５ａ、出口側マニホールド１５ｂ、燃料ガスの連絡通路６１，６２、酸化ガスの連絡通路６３，６４を備えたセパレータ２０を形成し、当該セパレータ２０を用いセル化していったんセル２を構成し、当該セル２における圧損を実測し、当該実測結果に基づき、積層される複数のセル２間における圧損の差分を低減させる後加工を行うというものである。
【００４２】
複数のセル２が積層されてなる燃料電池１においては、各セル２がいわば並列した状態にある（図２参照）。かかる燃料電池１において、１本の水素ガス入口側マニホールド１６ａを用いて水素ガスを、１本の酸化ガス入口側マニホールド１５ａを用いて酸化ガスを各セル２に供給しようとすれば圧損がばらつき（図１２参照）、この圧損ばらつきがそのままセル２毎の流量のばらつきになってしまう。ここでサーペンタイン型セパレータ２０における水素ガスのガス流路３６の概略を例示して説明すると（図３参照）、例えば水素ガスの入口側連絡通路６１における圧損をΔp1、出口側連絡通路６２における圧損をΔp3、水素ガスのガス流路３６における圧損をΔp2とすれば、当該セル２における当該反応ガス（この場合、水素ガス）の圧損はこれらの合計値（Δp1＋Δp2＋Δp3）となる。かかる圧損の値がセル２間でばらついていると流量にもばらつきが生じる。
【００４３】
そこで、本実施形態では、上述のごとく、セル化後の実測結果に基づく後加工を行い、各セル２における圧損を調整することとしている。例示すれば、上述した水素ガスの入口側連絡通路６１における圧損Δp1、出口側連絡通路６２における圧損Δp3を実測し、さらに場合によっては水素ガスのガス流路３６における圧損Δp2を実測し、セル化した状態での実際の圧損を計測する。その後、圧損の実測結果に基づき圧損の差分を低減させる後加工を行い、セル２毎の性状に合わせた形状や形態の調整を行う。圧損の実測は、供試体としてのセパレータ２０を挟み込むジグ７１、差圧計７２、流量計７３、圧力調整弁７４などを備えた圧損測定装置７０を用いて行うことができる（図１１参照）。
【００４４】
後加工は、例えば、燃料ガス連絡通路６１を構成しているセパレータ２０の溝（図３、図４等において符号２１，２２で示す）を変形させるというものである。例えば連絡通路６１を構成する溝２１の長さがＬである場合（図４参照）、当該溝長さＬを短くすればその分だけ当該連絡通路６１における圧損が低減することになる。そこで本実施形態では、当該溝２１を、流路断面を広げるようにその一部を潰すという後加工を行うこととしている（図５、図６参照）。潰す等の後加工により、当該溝２１をあたかも無くなったように変形させれば、当該変形部分がいわばバッファ部（図６において符号Ｂで示す）となり、変形させた分だけ溝長さＬが短くなり圧損が低減する（図８参照）。
【００４５】
このように溝２１を変形させる際、表裏一体型である当該セパレータ２０の裏面を流れる反応ガス（例えば酸化ガス）の流れにはできるだけ影響を及ぼさないことが好ましい。例えば本実施形態では、溝２１の中央部が盛り上がって略「３」形となるように当該溝２１を変形させることにより、酸化ガスの流れには影響を極力及ぼさずに水素ガスの流路断面を広げるようにしている（図５、図６参照）。
【００４６】
また、溝を変形させる際、複数の溝２１のうち、鉛直方向下側に位置するもの以外の溝を変形させるよう後加工を行うことが好ましい。例えば鉛直方向下側に位置する溝２１を潰して変形させたとすると（図１０参照）、加工後にセル２を積層した際、マニホールド（例えば水素ガスの入口側マニホールド１６ａ）の底面が不揃いの段差（凸凹）になり、当該マニホールドでの排水性が劣化する可能性がある（図７参照）。この点、鉛直方向下側に位置するもの以外の溝２１に対して後加工を実施することとすれば、排水性を阻害することなく圧損を調整してばらつきを抑えることができる。例えば本実施形態では、複数の溝２１のうち、鉛直方向上側に位置するものを対象とし、これらを潰す等の後加工をして変形させるようにしている（図８、図９参照）。
【００４７】
さらに、溝を変形させる際、複数の溝２１のうち、もっとも太いものを潰す等して後加工を行うことも好ましい。一般に、太い溝（例えば流路断面積が大きな溝）はその分だけ寸法精度が緩くなるから加工し易いという利点がある。特に、鉛直方向上側に位置する溝２１の流路断面積が比較的大きなものとなっていれば、当該溝２１を加工対象として変形させることが好適である。
【００４８】
なお、本実施形態では、水素ガス連絡通路６１，６２のうち、水素ガス入口側の連絡通路（水素ガスの入口側マニホールド１６ａと水素ガスのガス流路３６とを連通する連絡通路）６１を対象として後加工を行うこととしている。もちろん、これとは逆の出口側の連絡通路６２を加工対象としても構わない。ただし、一般に、窒素ガスが混ざっていたほうが圧損の上昇が大きいことから、水素ガス出口側の連絡通路６２を加工するよりも入口側連絡通路６１を加工して流路を絞ったほうが感度が鈍いため、低コストで圧損のばらつきを低減させやすい。また、出口側であれば、加工量を小さくすることが可能で小型化しやすい。本実施形態の加工方法は圧損のばらつきを低減させやすい点で好適である。
【００４９】
また、詳しく図示はしていないが、本実施形態では、酸化ガス連絡通路６３，６４のうち、ガス出口側の連絡通路（酸化ガスの出口側マニホールド１５ｂと酸化ガスのガス流路３５とを連通する通路）６４を対象として後加工を行うことも好ましい。入口側の連絡通路６３を絞ったとすると、酸化ガスの供給量が少なくなり、排水が困難になる場合があるが、本実施形態ではこのような事態が生じるのを避けることができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態のセル加工方法によれば、反応ガスの連絡通路（換言すれば、マニホールドと、反応ガスのガス流路３５，３６を形成構成している分配配管とをブリッジしている通路）を後加工することによって圧損の差分を低減させることができる。すなわち、従来は、セパレータ２０等をセル化した後で圧損を測定し、一定の基準に達していなければ足切り状態となるから、基準に達するよう各セル２を並び替える等しなければならなかったのに対し、本実施形態によれば、セル化後の段階において、圧損実測の結果に基づく追加の調整加工を行うことが可能である。また、当該調整用の後加工時には必要に応じてセル２毎の圧損差を低減させるためのバッファ部Ｂを設け、積層される複数のセル２間における圧損のばらつきを抑えることができる。かかるセル加工方法によれば、当該セル２の歩留まりを向上させることも可能となる。
【００５１】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では後加工の対象として水素ガス入口側の溝２１を例示したが（図４等参照）、これとは反対の出口側の溝２２も同様に後加工の対象とすることができるし、酸化ガスの連絡通路６３，６４を構成している溝も後加工の対象とすることができるのはいうまでもない。
【００５２】
また、上述した実施形態では後加工の一例として潰す加工を例示したがこれは簡便な加工の具体例に過ぎない。この他、曲げたり平坦にしたりするなど、要はセル２間の圧損差を所望程度に低減させうるものであれば後加工の手段が特に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】燃料電池セルの構造例を示す分解斜視図である。
【図２】燃料電池の構造例を示す側面図である。
【図３】セパレータの構成例を概略的に示す平面図である。
【図４】セパレータにおける水素ガスの入口側連絡通路およびその周辺部分を拡大して示す図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線におけるセパレータの断面図である。
【図６】後加工として一部が潰されたセパレータを示す図である。
【図７】鉛直方向下側に位置する溝を変形させた場合のセルの積層状態を示す参考図である。
【図８】鉛直方向下側に位置するもの以外の溝に対する後加工の概念を示す図である。
【図９】鉛直方向下側に位置するもの以外の溝に対する後加工の概念を示す他の図である。
【図１０】鉛直方向下側に位置する溝に対して後加工を行った様子を概念的に示す図である。
【図１１】圧損測定装置の一例を概略的に示す図である。
【図１２】従来のセル積層体における各セルでの圧損の一例（セルの位置における反応ガスの供給量）を参考として示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…燃料電池、２…セル（燃料電池セル）、１５ａ…酸化ガスの入口側マニホールド、１５ｂ…酸化ガスの出口側マニホールド、１６ａ…水素ガスの入口側マニホールド（燃料ガスの入口側マニホールド）、１６ｂ…水素ガスの出口側マニホールド（燃料ガスの出口側マニホールド）、２０（２０ａ，２０ｂ）…セパレータ、２１，２２…溝（連絡通路を構成している溝）、３５…酸化ガスのガス流路（酸化ガス流路）、３６…水素ガスのガス流路（燃料ガス流路）、６１，６２…連絡通路（燃料ガス連絡通路）、６３，６４…連絡通路（酸化ガス連絡通路）。
【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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