JP5305020B2 - 燃料電池のガス流路メタルプレート及びその製造装置並びに製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、セパレータを含むセル構成部材間に配置されたエキスパンドメタルによりガス流路が形成されたセル構造を有する燃料電池に関するものである。

燃料電池は、図４に示されるように、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１０の構造例としては、図５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１０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。
そして、図５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、従来かエキスパンドメタルが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、セル１０のガス流路１６を形成する構造物として用いられるエキスパンドメタル２０は、一般的には、既に説明した亀甲形のメッシュ２２（図６、図８（ｃ）参照）や、図８（ａ）に示されるような、菱形のメッシュ２６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２０は、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ってメッシュ２２が形成されるという製造手順（後述する）に起因して、各メッシュ２２が、材料送り方向〔（Materials）Forwarding Direction：以下、本説明において「ＦＤ方向」ともいう。〕に、階段状に連なった構造となっている。

メッシュ２２、２６は、図８に示されるように、その交差部をボンド部ＢＯ、メッシュのボンド部ＢＯ間をつなぐ部分をストランド部ＳＴという。又、ボンド部ＢＯのＴＤ方向の長さをボンド長さＢＯｌ、ストランド部ＳＴの厚みを刻み幅（送り幅）Ｗという。図中、符号ｔは素材の板厚、符号Ｄはエキスパンドメタルの全厚であり、この全厚Ｄが、セル構成部材間に配置された状態における、エキスパンドメタルの厚みとなる。なお、図６には、併せてＦＤ方向（材料送り方向）、ＴＤ方向（ツール送り方向）及びＷＤ方向（メッシュの刻み幅方向）を示している。
各部名称から明らかなように、亀甲形のメッシュ２２は、ボンド部ＢＯのボンド長さＢＯｌの長いメッシュ形状であり、菱形のメッシュ２６は、ボンド部ＢＯのボンド長さＢＯｌの短いメッシュ形状である。そして、菱形のメッシュ２６のＦＤ方向断面形状（Ａ−Ａ断面形状）と、亀甲形のメッシュ２２のＦＤ方向断面形状（Ａ’−Ａ’断面図）とは同一であることから、図６（ｂ）に両者のＦＤ方向断面形状を示している。

このエキスパンドメタル２０の製造装置は、図９に示されるように、下刃３８及び上刃４０を含む逐次成形金型を備えている。下刃３８、上刃４０は、いずれもＦＤ方向と直交する方向〔Transverse Direction又はTool Direction：以下、本説明において「ツール送り方向」又は「ＴＤ方向」ともいう。〕にシフトし、かつ上刃４０はＷＤ方向（上下方向）に昇降するものである。又、上刃４０の下面には、図示の例では台形状の凸部４０ａがＴＤ方向に一定間隔を空けて形成され、下刃３８の上面には、上刃４０の台形状の凸部４０ａと噛合うように一定間隔を空けて、台形状の凹部３８ａが形成されている。なお、図９の例は亀甲形のメッシュ２２を成形するものであるが、菱形のメッシュ２６（図６（ａ））を成形する場合には、下刃３８の凹部３８ａ及び、上刃４０の凸部４０ａを三角形に構成する。

そして、平板４２は、ローラ等を備えた材料送り手段によって、所定の刻み幅Ｗで金型へと送り込まれ、この平板４２の送り込みのタイミングに合わせて、上刃４０及び下刃３８が開閉する。この際、上刃４０の台形状の凸部４０ａと、下刃３８の台形状の凹部３８ａとによって、平板４２は一定間隔に部分的にせん断され、下方向に突出する台形状の切り起しが形成される。

そして、上刃４０の上昇の都度、上刃４０及び下刃３８がＴＤ方向にシフトすることで、台形状の切起こしが千鳥状に一段づつ成形され、階段状のメッシュを有するラスカットメタル２０’が形成されるものである。
その後、階段状のメッシュを有するラスカットメタル２０’が、図１０に示される圧延ローラ４３によって圧延されることにより、必要な全厚Ｄ（図６（ｂ）参照）のエキスパンドメタル２０が成形される。このとき、図１１、図１２に示されるように、エキスパンドメタル２０のメッシュ２２には、セパレータ１８と面接触する平坦面Ｃｓが形成される。

このようにして製造されるエキスパンドメタル２０は、図７に示されるように、メッシュ２２がガス拡散層１４とセパレータ１８との間に傾斜面を構成するようにして配置されることで、千鳥配置されたメッシュ２２と、ガス拡散層１４表面及びセパレータ１８表面との間に、空間２４が千鳥状に構成される。従って、ガス流路１６を流れるガスは、千鳥状に配置された空間２４を順に伝ってＦＤ方向へと流れ、この際、ガス流ＧＦは、微視的には図６に示されるようにＴＤ方向に揺動し、ターンを繰り返す態様の流れとなって、巨視的にはガス流路１６のガス流入端ＧＦ−Ｉｎからガス流出端ＧＦ−Ｏｕｔへ向かって流れる。

特開２００８−１４６９４７号公報

ところで、セル１０のガス流路１６を形成する構造物として従来から用いられているエキスパンドメタル２０は、階段状に連なったメッシュ２２を一段づつカットする逐次成形を行って、階段状のメッシュを有するラスカットメタル２０’を成形していることから、生産性が悪かった。また、ラスカットメタル２０’の成形後の圧延工程で、セパレータ１８と面接触する平坦面Ｃｓを成形していることから、更なる生産性の悪化を招いていた。また、逐次成形を行うための製造装置（図９）も、動作が複雑で構造も大掛かりとなり、設備コスト、メンテナンスコストの増大を来たしていた。
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、燃料電池セルのガス流路構成部材として、従来のエキスパンドメタルと同等の機能を維持しつつ、生産性を向上させることにある。

（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。

（１）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メタルプレートであって、平板の両面に規則性をもって並ぶ複数の切起しが突出し、該切起しと共に形成される開口によって、一方の面と他方の面との間のガス連通路が構成されているガス流路メタルプレート（請求項１）。
本項に記載のガス流路メタルプレートは、セパレータに隣接するガス流路に配置された状態で、ガス流路メタルプレートを構成する平板の両面に規則性をもって並ぶ複数の切起しと、該切起しと共に形成される開口によって構成されるガス連通路により、ガス流路メタルプレートの一方の面と他方の面との間のガスの流通が確保される。そして、このガス連通路を流れるガス流により、ガス流路のセパレータ近傍及びセパレータとは反対側のセル構成部材の近傍を流れるガス流量の適切化を図り、セル内で発生する生成水の排出を円滑に行うものである。

（２）上記（１）項において、少なくとも一側面に突出する切起しの頂部には、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触する、平坦面が形成されているガス流路メタルプレート（請求項２）。
本項に記載のガス流路メタルプレートは、切起しの頂部に平坦面が形成され、この平坦面により、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触することで、切起しの頂部から隣接するセル構成部材への面圧を低減し、ガス流路メタルプレートの隣接するセル構成部材への食い込みを防ぐ。

（３）上記（１）、（２）項において、前記平板の両面に突出する切起しは、前記平板に形成された直線状の切れ込みが、前記平板の両面に交互に押し広げられて形成され、同一の開口を共有して対をなしているガス流路メタルプレート（請求項３）。
本項に記載のガス流路メタルプレートは、両面に突出する切起しが、平板に形成された直線状の切れ込みを平板の両面に交互に押し広げることにより形成され、同一の開口を共有して対をなしている。そして、この共有する開口が、ガス流路メタルプレートの一方の面と他方の面との間のガス連通路として機能することにより、ガス流路のセパレータ近傍及びセパレータとは反対側のセル構成部材の近傍を流れるガス流量の適切化を図り、セル内で発生する生成水の排出を円滑に行うものである。

（４）上記（１）から（３）項において、前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部は、前記平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように構成されているガス流路メタルプレート（請求項４）。
本項に記載のガス流路メタルプレートは、平板の両面に突出する切起しの各端縁部が、平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように構成され、該切起しと共に形成される開口によって構成されるガス連通路のファインピッチ化（設置間隔の狭小化）により、ガス流路メタルプレートの単位面積あたりのガス連通路の増大を図るとともに、ＭＥＡへの荷重付与の均一化、抵抗低下、排水性の向上を図るものである。

（５）上記（１）から（４）項において、前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部が、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し直交する方向に形成されていることを特徴とするガス流路メタルプレート（請求項５）。
本項に記載のガス流路メタルプレートは、平板の両面に突出する切起しの各端縁部が、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し直交する方向に形成されることで、該切起しと共に形成される開口によって構成されるガス連通路の開口面積を、ガス流路の巨視的なガス流れに対して最大化するものである。

（６）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メタルプレートの製造装置であって、平板の両面に、規則性をもって並ぶ複数の切起しを突出させ、かつ、該切起しと共に開口を形成するための複数の凹凸部を有する、一対の順送金型又はロール金型を備えるガス流路メタルプレートの製造装置（請求項６）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造装置は、平板の両面に規則性をもって並ぶ複数の切起しが突出し、該切起しと共に形成される開口によって、一方の面と他方の面との間のガス連通路が構成された、燃料電池のガス流路を形成するメタルプレートを、一対の順送金型又はロール金型により成形するものである。

（７）上記（６）項において、前記一対の、順送金型又はロール金型には、前記切起しの頂部に平坦面を形成するための平面部が設けられているガス流路メタルプレートの製造装置（請求項７）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造装置は、順送金型又はロール金型に設けられた平面部により、切起しの頂部に平坦面を形成することで、ガス流路メタルプレートの切起しの頂部が、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触し、切起しの頂部から隣接するセル構成部材への面圧を低減して、ガス流路メタルプレートの隣接するセル構成部材に食い込むことを防ぐものとなる。

（８）上記（６）項において、前記一対の、順送金型又はロール金型に対する材料送り方向の下流には、前記切起しの頂部に平坦面を形成するための圧延ロールが配置されているガス流路メタルプレートの製造装置（請求項８）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造装置は、順送金型又はロール金型に対する材料送り方向の下流に配置された圧延ロールにより、切起しの頂部に平坦面を形成することで、ガス流路メタルプレートの切起しの頂部が、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触し、切起しの頂部から隣接するセル構成部材への面圧を低減して、ガス流路メタルプレートの隣接するセル構成部材に食い込むことを防ぐものとなる。

（９）上記（６）から（８）項において、前記一対の、順送金型又はロール金型の前記凹凸部には、金型の開閉方向に平行かつ材料送り方向と直交する平面が形成され、前記一対の金型の夫々に形成された前記平面が対向して、切刃が形成されているガス流路メタルプレートの製造装置（請求項９）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造装置は、順送金型又はロール金型の凹凸部に、金型の開閉方向に平行かつ材料送り方向と直交する平面が形成され、一対の金型の夫々に形成された平面が対向して、切刃が形成されていることにより、平板には切越しと開口とが同時成形されるものである。又、平板の両面に突出する切起しの各端縁部が、平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように構成され、該切起しと共に形成される開口によって構成されるガス連通路のファインピッチ化により、ガス流路メタルプレートの単位面積あたりのガス連通路の増大が図られるとともに、ＭＥＡへの荷重付与の均一化、抵抗低下、排水性の向上が図られるものである。

（１０）上記（６）から（８）項において、前記一対の、順送金型又はロール金型に対する材料送り方向の上流に、予め、前記一対の金型の前記凹凸部が当接する部位に対し直線状の切れ込みを形成するカッターを備えるガス流路メタルプレートの製造装置（請求項１０）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造装置は、順送金型又はロール金型に対する材料送り方向の上流に、予め、一対の金型の前記凹凸部が当接する部位に対し直線状の切れ込みを形成するカッターを備え、このカッターにより、平板には切越しに先行して切れ込みが成形されることで、一対の金型の凹凸部には平板のせん断に要する荷重が加わることなく、平板には一対の金型の凹凸部により、切越しと開口とが同時成形されるものである。又、平板の両面に突出する切起しの各端縁部が、平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように構成され、該切起しと共に形成される開口によって構成されるガス連通路のファインピッチ化、すなわち、ガス流路メタルプレートの単位面積あたりのガス連通路の増大が図られるものである。

（１１）上記（６）から（１０）項において、前記一対の、順送金型又はロール金型は、材料送り方向に並ぶ複数の分割型により構成されているガス流路メタルプレートの製造装置（請求項１１）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造装置は、材料送り方向に並ぶ複数の分割型により構成され、各分割片が別工程により精密加工された後に組み合わされて、構成されるものである。

（１２）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ガス流路メタルプレートの製造方法であって、平板に、規則性をもって並ぶ複数の直線状の切り込みを形成し、該切れ込みを、前記平板の両面に交互に押し広げて切起しを突出させるガス流路メタルプレートの製造方法（請求項１２）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造方法は、平板に、規則性をもって並ぶ複数の直線状の切り込みを形成し、該切れ込みを、前記平板の両面に交互に押し広げて切起しを突出させることで、切起しと共に形成される開口によって、一方の面と他方の面との間のガス連通路が構成されるガス流路メタルプレートを得るものである。

（１３）上記（１２）項において、前記平板の少なくとも一側面に突出させた切起しの頂部に、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触する、平坦面を形成するガス流路メタルプレートの製造方法（請求項１３）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造方法は、切起しの頂部に平坦面を形成することで、この平坦面が、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触し、切起しの頂部から隣接するセル構成部材への面圧を低減して、ガス流路メタルプレートの隣接するセル構成部材への食い込みを防ぐものとなる。

（１４）上記（１２）、（１３）項において、前記平板に直線状の切れ込みを形成し、該切れ込みを前記平板の両面に交互に押し広げ、同一の開口を共有して対をなし、前記平板の両面に突出する切起しを形成するガス流路メタルプレートの製造方法。（請求項１４）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造方法は、平板に形成した直線状の切れ込みを平板の両面に交互に押し広げることにより、同一の開口を共有して対をなして両面に突出する切起しを形成する。この共有する開口は、ガス流路メタルプレートの一方の面と他方の面との間のガス連通路として機能することにより、ガス流路のセパレータ近傍及びセパレータとは反対側のセル構成部材の近傍を流れるガス流量の適切化を図り、セル内で発生する生成水の排出を円滑に行うものとなる。

（１５）上記（１２）から（１４）項において、前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部を、前記平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように形成するガス流路メタルプレートの製造方法（請求項１５）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造方法は、平板の両面に突出する切起しの各端縁部を、平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように形成することで、該切起しと共に形成される開口によって構成されるガス連通路のファインピッチ化、すなわち、ガス流路メタルプレートの単位面積あたりのガス連通路の増大が図られる。

（１６）上記（１２）から（１５）項において、前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部を、セル状態でのガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し直交する方向に形成するガス流路メタルプレートの製造方法（請求項１６）。
本項に記載のガス流路メタルプレートの製造方法は、前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部を、セル状態でのガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し直交する方向に形成することで、該切起しと共に形成される開口によって構成されるガス連通路の開口面積が、ガス流路の巨視的なガス流れに対して最大化されることとなる。

本発明はこのように構成したので、燃料電池セルのガス流路構成部材として、従来のエキスパンドメタルと同等の機能を維持しつつ、生産性を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る燃料電池セルのガス流路メタルプレートを示すものであり、（ａ）はガス流路メタルプレートを構成する平板の平面視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ｂ）に対応する応用例の断面図、（ｅ）は（ｂ）に対応する更に別の応用例の断面図である。 図１に示されるガス流路メタルプレートの製造装置を構成する金型を示す模式図であり、（ａ）は順送金型の立体図、（ｂ）は（ａ）の金型による平板の成形時の様子を示す断面図である。 図２に示される順送金型の構造例を示すものであり、（ａ）は金型による平板の成形時の様子を示す断面図、（ｂ）は金型の立体図である。 従来の燃料電池スタックの立体模式図である。 図４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６に示されるセルのガス流路を形成するエキスパンドメタルの平面図である。 図６に示されるエキスパンドメタルを用いたガス流路のＴＤ方向視断面図である。 エキスパンドメタルの各部名称の説明図であり、（ａ）は菱形のメッシュの平面図、（ｂ）はＡ−ＡおよびＡ’−Ａ’線における断面図、（ｃ）は亀甲形のメッシュの平面図である。 燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置を構成する逐次成形金型の立体模式図である。 燃料電池用エキスパンドメタルの製造装置を構成する、圧延ローラの模式図である。 図１０の圧延ローラにより形成されるエキスパンドメタルの拡大断面図である。 図１０の圧延ローラによりエキスパンドメタルのメッシュに形成される、セパレータと面接触する平坦面を示す斜視図である。

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燃料電池のガス流路メタルプレート５０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、平板４２の両面に規則性をもって並ぶ複数の切起し５２、５４が突出し、切起しと共に形成される開口５６によって、一方の面と他方の面との間のガス連通路が構成されたものである。
なお、図示の例では、セル状態（他のセル構成部材と共に積層され、図４、図５に示されるセル１０が構成された状態）で、セパレータ１８側に突出する切起しを符号５２で、これと反対側に突出する切起しを符号５４で夫々示している。又、切起し５４、５６の頂部には、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触する平坦面Ｃｓが形成されている。この平坦面Ｃｓは、図１（ｄ）に示されるように、少なくともセル状態でセパレータ側に突出する切起し５２の頂部に形成されていればよい。

又、平板４２の両面に突出する切起し５２、５４は、平板４２に形成された直線状の切れ込みが、平板の両面に交互に押し広げられて形成され、同一の開口５５（図１（ｂ））を共有して対をなしている。そして、切起し５２、５４の各端縁部５２ａ、５４ａは、図１（ａ）のごとく平板４２を平面視した状態で一致乃至重なり合うように構成されている。しかも、各端縁部５２ａ、５４ａが、ガス流路の巨視的なガス流れ方向（図７に示される、ガス流路１６のガス流入端ＧＦ−Ｉｎからガス流出端ＧＦ−Ｏｕｔへ向かう流れ。）に対し直交する方向に形成されている。

図２には、ガス流路メタルプレート５０の製造装置を構成する金型が示されている。図示の金型は順送金型であり、下型５６及び上型５８の一対の金型により構成されている。これら下型５６及び上型５８は、複数の凹凸部６０、６２を有しており、これら複数の凹凸部６０、６２により、平板４２の両面に、規則性をもって並ぶ複数の切起し５２、５４を突出させ、かつ、切起し５２、５４と共に開口５５を形成するものである。
図示の例では、下型５６及び上型５８には、切起し５２、５４の頂部に平坦面Ｃｓを形成するための平面部５６ａ、５８ａが設けられている。なお、従来と同様に、金型５６、５８に対する材料送り方向の下流に、圧延ロール４３（図１０）を配置し、圧延ロール４３によって切起し５２、５４の頂部に平坦面Ｃｓを形成することとすれば、下型５６及び上型５８の平面部５６ａ、５８ａは不要である。この場合、平板４２には、下型５６及び上型５８によって図１（ｅ）に示される切起し５２、５４が成形される。

又、下型５６及び上型５８の凹凸部６０、６２には、金型の開閉方向Ｆに平行かつＦＤ方向と直交する平面５６ｂ、５８ｂが形成され、この平面５６ｂ、５８ｂが対向して、切刃が形成されている。なお、下型５６及び上型５８は、各々全体が一体構造であってもよく、図３、図４に示されるように、ＦＤ方向に並ぶ複数の分割型５６１、５６２、５６３、‥‥、５８１、５８２、‥‥により構成されているものであっても良い。分割型構造の場合には、金型の開閉方向Ｆに平行かつＦＤ方向と直交する平面５６ｂ、５８ｂ（図２（ｂ）参照。）において、分割される構造となる。
なお、図１（ｃ）に示されるように、一対の切起し５２、５４によって亀甲形が形成される場合には、下型５６及び上型５８の形状は、対称形をなしている。

更に、下型５６及び上型５８に対するＦＤ方向の上流に、予め、下型５６及び上型５８の凹凸部６０、６２が当接する部位に対し直線状の切れ込みを形成するカッターを備えることとしても良い。
このようにして成形されるガス流路メタルプレート５０の、開口５５が目視される方向は、図１（ｂ）に矢印Ｃで示されるように、平板４２の面と平行な方向（ガス流路１６における巨視的なガス流れ方向）となり、図１１に矢印Ｄで示されるように、従来のエキスパンドメタル２０が、ＷＤ方向（メッシュの刻み幅方向）と直交する方向から開口が目視される形状とは、異なるものとなっている。

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となる。まず、本発明の実施の形態に係るガス流路メタルプレート５０は、セパレータに隣接するガス流路に配置された状態で、ガス流路メタルプレート５０を構成する平板４２の両面に規則性をもって並ぶ複数の切起し５２、５４と、該切起しと共に形成される開口５５によって構成されるガス連通路により、ガス流路メタルプレート５０の一方の面と他方の面との間のガスの流通が確保される。そして、このガス連通路を流れるガス流により、ガス流路のセパレータ１８（図５参照）近傍及びセパレータとは反対側のセル構成部材であるガス拡散層１４（図５参照）の近傍を流れるガス流量の適切化を図り、セル１０（図４参照）内で発生する生成水の排出を円滑に行うことが可能となる。
なお、ガス流路メタルプレート５０により構成される、燃料電池セル１０のガス流路１６を流れるガス流ＧＦの態様は、従来のエキスパンドメタル２０を用いた場合（図６、図７参照）と概ね同様となる。

又、切起し５２、５４の頂部に平坦面Ｃｓが形成され、この平坦面Ｃｓにより、セル状態で隣接するセル構成部材（ガス拡散層１４又はセパレータ１８）と面接触することで、切起し５２、５４の頂部から隣接するセル構成部材への面圧を低減し、ガス流路メタルプレート５０の隣接するセル構成部材への食い込みを防ぐことができる。
なお、平板４２の両面に突出する切起し５２、５４が、平板４２に形成された直線状の切れ込みを平板の両面に交互に押し広げることにより形成され、同一の開口５５を共有して対をなしている。そして、この共有する開口５５が、ガス流路メタルプレート５０の一方の面と他方の面との間のガス連通路として機能することとなる。

更に、平板の両面に突出する切起しの各端縁部５２ａ、５４ａが、平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように構成され、切起し５２、５４と共に形成される開口５５によって構成されるガス連通路のファインピッチ化（設置間隔の狭小化）、すなわち、ガス流路メタルプレート５０の、単位面積あたりのガス連通路の増大を図ることができる。この点、図１１に示される、従来のエキスパンドメタル２０では、メッシュ２２を平面視した状態で、メッシュ２２の各端縁部２２ａ、２２ａが、ＦＤ方向に離間している形状とは、異なるものとなっている。

又、平板４２の両面に突出する切起し５２、５４の各端縁部５２ａ、５４ａが、ガス流路１６の巨視的なガス流れ方向に対し直交する方向に形成されることで、切起し５２、５４と共に形成される開口５５によって構成されるガス連通路の開口面積を、ガス流路１６の巨視的なガス流れに対して最大化し、ガス流路１６におけるガスの流れの円滑化を、最大限に発揮するものとなる。
又、本発明の実施の形態に係るガス流路メタルプレートの製造装置は、ガス流路メタルプレート５０を、一対の順送金型５６、５８により成形するものであり、従来の逐次成形を行う製造装置（図９参照）と比較して、動作が簡単で構造も単純化され、設備コスト、メンテナンスコストを削減することが可能となる。

しかも、順送金型５６、５８に設けられた平面部５６ａ、５８ａにより、切起し５２、５４の頂部に平坦面Ｃｓを形成することで、ガス流路メタルプレート５０の切起し５２、５４の頂部が、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触し、切起しの頂部から隣接するセル構成部材への面圧を低減して、ガス流路メタルプレート５０の隣接するセル構成部材に食い込むことを防ぐものとなる。
なお、順送金型５６、５８に対するＦＤ方向の下流に配置された圧延ロールにより、切起し５２、５４の頂部に平坦面を形成することも可能である。この場合には、順送金型５６、５８の平面部５６ａ、５８ａは不要となる。又、順送金型５６、５８をロール金型に置換することとしても、同様の作用効果を得ることが可能である（以下同様）。

又、順送金型５６、５８の凹凸部６０、６２に、金型の開閉方向に平行かつ材料送り方向と直交する平面５６ｂ、５８ｂが形成され、一対の金型の夫々に形成された平面５６ｂ、５８ｂが対向して、切刃が形成されていることにより、平板４２には切越し５２、５４と開口５５とが同時成形されることなる。
なお、順送金型５６、５８に対するＦＤ方向の上流に、予め、一対の金型５６、５８の凹凸部６０、６２が当接する部位に対し直線状の切れ込みを形成するカッターを配置し、このカッターにより、平板４２には切越し５２、５４に先行して切れ込みを成形しても良く、この場合には、一対の金型５６、５８の凹凸部６０、６２には、平板４２のせん断に要する荷重が加わることがなくなる。

又、金型５６、５８がＦＤ方向に並ぶ複数の分割型５６１、５６２、５６３、５８１、５８２により構成されることすれば、各分割片が、エンドミル工法やワイヤカット工法によって、各々精密加工された後に組み合わされて構成されるもとなり、高精度の金型を得ることが可能となる。
なお、本発明の実施の形態では、図１（ｃ）に示されるように、一対の切起し５２、５４によって亀甲形が形成されているガス流路メタルプレート５０を例示して説明したが、菱形、五角形その他の形状を有するガス流路メタルプレート５０にも、適宜応用可能であることは理解されるであろう。

４２：平板、５０：ガス流路メタルプレート、 ５２、５４：切起し、５５：開口、５６：下型、 ５６１、５６２、５６３、５８１、５８２：分割型、 ５６ａ、５８ａ：平面部、 ５６ｂ、５８ｂ：金型の開閉方向に平行かつ材料送り方向と直交する平面、５８：上型、Ｃｓ：平坦面、 ６０、６２：凹凸部

Claims (16)

1. 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メタルプレートであって、
   平板の両面に規則性をもって並ぶ複数の切起しが突出し、該切起しと共に形成される開口によって、一方の面と他方の面との間のガス連通路が構成されていることを特徴とする燃料電池のガス流路メタルプレート。
2. 少なくとも一側面に突出する切起しの頂部には、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触する、平坦面が形成されていることを特徴とする請求項１項記載のガス流路メタルプレート。
3. 前記平板の両面に突出する切起しは、前記平板に形成された直線状の切れ込みが、前記平板の両面に交互に押し広げられて形成され、同一の開口を共有して対をなしていることを特徴とする請求項１又は２記載のガス流路メタルプレート。
4. 前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部は、前記平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のガス流路メタルプレート。
5. 前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部が、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し直交する方向に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のガス流路メタルプレート。
6. 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メタルプレートの製造装置であって、
   平板の両面に、規則性をもって並ぶ複数の切起しを突出させ、かつ、該切起しと共に開口を形成するための複数の凹凸部を有する、一対の順送金型又はロール金型を備えることを特徴とするガス流路メタルプレートの製造装置。
7. 前記一対の、順送金型又はロール金型には、前記切起しの頂部に平坦面を形成するための平面部が設けられていることを特徴とする請求項６記載のガス流路メタルプレートの製造装置。
8. 前記一対の、順送金型又はロール金型に対する材料送り方向の下流には、前記切起しの頂部に平坦面を形成するための圧延ロールが配置されていることを特徴とする請求項６記載のガス流路メタルプレートの製造装置。
9. 前記一対の、順送金型又はロール金型の前記凹凸部には、金型の開閉方向に平行かつ材料送り方向と直交する平面が形成され、前記一対の金型の夫々に形成された前記平面が対向して、切刃が形成されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項記載のガス流路メタルプレートの製造装置。
10. 前記一対の、順送金型又はロール金型に対する材料送り方向の上流に、予め、前記一対の金型の前記凹凸部が当接する部位に対し直線状の切れ込みを形成するカッターを備えることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項記載のガス流路メタルプレートの製造装置。
11. 前記一対の、順送金型又はロール金型は、材料送り方向に並ぶ複数の分割型により構成されていることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項記載のガス流路メタルプレートの製造装置。
12. 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メタルプレートの製造方法であって、
    平板に、規則性をもって並ぶ複数の直線状の切り込みを形成し、該切れ込みを、前記平板の両面に交互に押し広げて切起しを突出させることを特徴とするガス流路メタルプレートの製造方法。
13. 前記平板の少なくとも一側面に突出させた切起しの頂部に、セル状態で隣接するセル構成部材と面接触する、平坦面を形成することを特徴とする請求項１２記載のガス流路メタルプレートの製造方法。
14. 前記平板に直線状の切れ込みを形成し、該切れ込みを前記平板の両面に交互に押し広げ、同一の開口を共有して対をなし、前記平板の両面に突出する切起しを形成することを特徴とする請求項１２又は１３記載のガス流路メタルプレートの製造方法。
15. 前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部を、前記平板を平面視した状態で一致乃至重なり合うように形成することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項記載のガス流路メタルプレートの製造方法。
16. 前記平板の両面に突出する切起しの各端縁部を、セル状態でのガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し直交する方向に形成することを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項記載のガス流路メタルプレートの製造方法。