JP5822071B2 - 板状多孔品の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Description

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。

近年、板状素材に部分的にせん断加工を施し、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）、ガス流路形成部材１６（アノード側/カソード側のガス流路形成部材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７のようにガス流路形成部材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、ガス流路形成部材１６を構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）。又、ガス流路形成部材１６がセパレータ１８と一体、若しくは、セパレータ１８の機能を兼備する構造例も用いられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−１０８５７３号公報 特開２００４−９００７８号公報

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、板状素材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。この、逐次成形金型を用いる工法は、金型の開閉による一段づつの成形作業のタイミングに合わせて、板状素材を間欠的に金型へと送り込むものであることから、板状多孔品の製造効率は、金型の開閉サイクルと、板状素材の間欠的な送り込み速度とによっても左右されるものとなる。

なお、特許文献２には、ロール成形によって、燃料電池のガス流路形成部材を成形する技術について開示されているが、ここで開示されるガス流路形成部材は、エキスパンドメタルのごとき板状多孔品と異なり、開口部を有していないものである。本発明者らは、開口部を有するガス流路成形部材を、ロール成形により加工する技術について鋭意研究を進めているが、その過程で次のような点が問題となった。

すなわち、板状素材に開口部を形成するためには、板状素材を部分的にせん断し、せん断により生じる端部に曲げ加工又はしぼり加工を施す必要がある。しかも、ガス流路形成部材としての良好なガス流路を確保するために、図８（ａ）に示されるように、ガス流路形成部材１４には、ガス流路の巨視的なガス流れ方向又はそれと直交する方向に隣接する開口部Ｏｐを、少量づつ位相をずらした態様で成形する必要がある。このため、開口部Ｏｐの位相差が異なるガス流路形成部材を形成するためには、夫々専用の成形用ロール型が必要となる。或いは、外周端に台形状の開口部Ｏｐを成形するための形状を有する円盤状型部材を、回転軸に複数挿通し積層することによりロール型を構成する場合には、少なくとも回転軸と円盤状型部材との円周方向の位置決めを行うための、キーの位置変更が必要となる。しかも、このキー位置は、開口部Ｏｐのズレ量に対応するものであり、ミクロン単位の精度が要求される場合もあることから、成形型の製造コストの増大を来たすものともなる。

又、ロール成形の場合には、図８（ｂ）に示されるように、板状素材Ｗがロール型に対して連続的に送り込まれることで、図中の矢印Ａで示される方向に成形が進み、開口部Ｏｐが連続的に形成されて行く。この際に、変形後の板状素材Ｗの台形状の開口上部と下部とで、変形量が異なること等から、板状素材Ｗの、次の瞬間の開口部Ｏｐ成形箇所（点線枠Ｂで示される）には、大きさの異なる引張力ＦＬ、ＦＳが加わることとなる。その結果、ロール成形された製品には、しわ、破断、局所的な板厚の減少等の不具合が、顕著に発生することとなる。
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、成形型のコストを増大させること無く、又、製品にしわ、破断、局所的な板厚の減少等の不具合が生じることなく、効率的に板状多孔品を成形することにある。

（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）板状素材に対し、ロール型を用いて部分的にせん断加工を施し、前記板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形する板状多孔品の成形方法であって、前記せん断加工を施す際に用いるロール型を、基準直径の円筒面と、該円筒面に対する高低差が同一となる凸部及び凹部とを備え、該凸部及び凹部が、前記基準直径の円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に配置される態様で構成し、該ロール型を用いて、前記板状素材の表裏両側に、前記板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となる突出部を突出させ、かつ、該表裏両側の突出部の境界部分をせん断することにより、前記板状素材の平面と交差する方向の開口を成形する板状多孔品の成形方法（請求項１）。

本項に記載の板状多孔品の成形方法は、ロール型に板状素材を連続的に送り込み、板状素材に部分的にせん断加工を施すことで、板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形し、板状素材から板状多孔品への連続成形を行うものである。そして、板状素材に対しせん断加工を施す際に、ロール型を用いることで、板状多孔品の連続成形を行うものである。しかも、このロール型を、基準直径の円筒面と該円筒面に対する高低差が同一となる凸部及び凹部を備え、該凸部及び凹部は、前記基準直径の円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に配置される態様で構成するものである。従って、このロール型は、基準直径の円筒面と、該円筒面に対する高低差が同一の凸部及び凹部とで、ロール表面が３階層をなすものとなる。かかるロール型に板状素材を連続的に送り込むことで、凸部及び凹部により板状素材に曲げ加工又はしぼり加工を施し、板状素材の表裏両側に、板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となる突出部を突出させる。しかも、曲げ加工又はしぼり加工と共に、表裏両側の突出部の境界部分をせん断することにより、板状素材の平面と交差する方向の開口を成形するものである。
このようにして成形した板状多孔品は、板状素材の平面が残る部分と、その平面の表裏両面に同一の突出量で突出する突出部とで、３階層をなすものとなる。しかも、このような３階層構造を成形することで、板状素材がロール型に対して連続的に送り込まれて成形が進み、開口部が連続的に形成されて行く際に、板状素材の開口部成形箇所には、均等に引張力が加わることとなる。なお、本項により得られる板状多孔品は、３階層を構成する板状素材の平面が残る部分が、必ずしも面状である必要はなく、例えば線状（断面視で点状）であっても良い。

（２）上記（１）項において、前記せん断加工を施す際に用いる前記ロール型を、外周端に前記凸部及び凹部が一定のピッチで交互に形成された、複数の円盤状型部材を、軸部材に挿通し積層して構成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、せん断加工を施す際に用いるロール型を、外周端に凸部及び凹部が一定のピッチで交互に形成された、複数の円盤状型部材を、軸部材に挿通し積層して構成するものである。

（３）上記（２）項において、前記複数の円盤状型部材を、前記軸部材に挿通し積層する際に、隣接する前記円盤状型部材同士で表裏反転する態様とすることで、前記凸部及び凹部が前記基準直径の円筒面の軸方向に交互に配置されることとなるように、前記円盤状型部材と前記軸部材との円周方向の位置決めを行うためのキーと、前記円盤状型部材の外周端に形成された前記凸部及び凹部との位置関係を定めて、前記円盤状型部材を構成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、円盤状型部材と軸部材との円周方向の位置決めを行うためのキーと、円盤状型部材の外周端に形成された凸部及び凹部との位置関係を、隣接する円盤状型部材同士で表裏反転するように積層することで、凸部及び凹部が基準直径の円筒面の軸方向に交互に配置されるように構成したものである。これにより、ロール型は、一種類の円盤状方部材のみによって、基準直径の円筒面と該円筒面に対する高低差が同一となる凸部及び凹部を備え、該凸部及び凹部は、基準直径の円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に配置される態様となる。

（４）上記（２）（３）項において、前記円盤状型部材の間に、スペーサーを配置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、円盤状型部材の間にスペーサーを配置することで、ロール型の基準直径の円筒面の、軸方向に一定の幅で交互に形成される凸部及び凹部に、スペーサーの厚み分の間隔を持たせるものである。これにより、ロール型に対向する型若しくはダイとの間で、前記板状素材に必要な形状の凸部及び凹部を成形するに適した、クリアランスを確保するものである。

（５）上記（１）から（４）項において、前記ロール型と、ゴムダイとを組合せて、前記せん断加工を行う板状多孔品の成形方法（請求項５）。
本項に記載の板状多孔品の成形方法は、ロール型に板状素材を連続的に送り込み、板状素材Ｗに対してゴムダイにて圧力を付与することで、ロール型の凸部及び凹部の形状に倣うように、板状素材及びゴムダイを変形させる。そして、板状素材の表裏両側に、板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となる突出部を突出させ、かつ、該表裏両側の突出部の境界部分をせん断することにより、板状素材の平面と交差する方向の開口を成形するものである。

（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成形するための、ガス流路形成部材の成形方法であって、上記（１）から（５）のいずれか１項の板状多孔品の成形方法により、板状素材の表裏両側に、前記板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となるように突出して、セル状態で隣接するセル構成部材と接触する接触面を形成し、かつ、該接触面を構成する表裏両側の突出部の境界部分をせん断することにより、前記板状素材の平面と交差する方向の開口を成形すると共に、表側の接触面と裏側の接触面とを、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行又は交差する連結面によって連結し、なおかつ、該連結面を、各々、ガス流路の巨視的なガス流れ方向又はそれと直交する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６）。
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（５）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。

（７）板状素材に対し、部分的にせん断加工を施し、前記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装置であって、ロール型を含み、該ロール型は、基準直径の円筒面と該円筒面に対する高低差が同一となる凸部及び凹部を備え、該凸部及び凹部は、前記基準直径の円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に形成されている板状多孔品の成形装置（請求項７）。

本項に記載の板状多孔品の成形装置は、ロール型によって、板状多孔品の連続成形を行うものである。このロール型は、基準直径の円筒面と該円筒面に対する高低差が同一となる凸部及び凹部を備え、該凸部及び凹部は、基準直径の円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に形成されている。従って、このロール型は、基準直径の円筒面と、該円筒面に対する高低差が同一の凸部及び凹部とで、ロール表面が３階層をなすように構成されたものである。かかるロール型に板状素材を連続的に送り込むことで、凸部及び凹部により板状素材に曲げ加工又はしぼり加工を施し、板状素材の表裏両側に、板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となる突出部を突出させる。しかも、曲げ加工又はしぼり加工と共に、表裏両側の突出部の境界部分をせん断することにより、板状素材の平面と交差する方向の開口を成形するものである。
このロール型により成形される板状多孔品は、板状素材の平面が残る部分と、その平面の表裏両面に同一の突出量で突出する突出部とで、３階層をなすものとなる。しかも、このような３階層構造は、板状素材がロール型に対して連続的に送り込まれて成形が進み、開口部が連続的に形成されて行く際に、板状素材の開口部成形箇所には、均等に引張力が加わることとなる。なお、本項により成形される板状多孔品は、３階層を構成する板状素材の平面が残る部分が、必ずしも面状である必要はなく、例えば線状（断面視で点状）であっても良い。

（８）上記（７）項において、前記ロール型は、外周端に前記凸部及び凹部が一定のピッチで交互に形成された、複数の円盤状型部材が、軸部材に挿通され積層されてな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、外周端に凸部及び凹部が一定のピッチで交互に形成された複数の円盤状型部材を、軸部材に挿通し積層することにより、ロール型が構成されるものである。

（９）上記（８）項において、前記複数の円盤状型部材を、前記軸部材に挿通し積層する際に、隣接する前記円盤状型部材同士で表裏反転する態様とすることで、前記凸部及び凹部が前記基準直径の円筒面の軸方向に交互に配置されることとなるように、前記円盤状型部材と前記軸部材との円周方向の位置決めを行うためのキーと、前記円盤状型部材の外周端に形成された前記凸部及び凹部との位置関係を定めて、前記円盤状型部材が構成されてい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、円盤状型部材と軸部材との円周方向の位置決めを行うためのキーと、円盤状型部材の外周端に形成された凸部及び凹部との位置関係を、隣接する円盤状型部材同士で表裏反転するように積層することで、凸部及び凹部が基準直径の円筒面の軸方向に交互に配置されるように構成したものである。これにより、ロール型は、一種類の円盤状方部材のみによって、基準直径の円筒面と該円筒面に対する高低差が同一となる凸部及び凹部を備え、該凸部及び凹部は、基準直径の円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に配置される態様となる。

（１０）上記（８）（９）項において、前記円盤状型部材の間に、スペーサーが配置されている板状多孔品の成形装置（請求項１０）。
本項に記載の板状多孔品の成形装置は、円盤状型部材の間にスペーサーが配置されることで、ロール型の基準直径の円筒面の、軸方向に一定の幅で交互に形成される凸部及び凹部に、スペーサーの厚み分の間隔を持たせるものである。これにより、ロール型に対向する型若しくはダイとの間で、前記板状素材に必要な形状の凸部及び凹部を成形するに適した、クリアランスを確保するものである。

（１１）上記（７）から（１０）項において、前記ロールと組合せて用いるゴムダイを含む板状多孔品の成形装置（請求項１１）。
本項に記載の板状多孔品の成形装置は、ロール型の凸部及び凹部の形状に倣うように、ロール型に連続的に送り込まれた板状素材及びゴムダイを変形させる。そして、板状素材の表裏両側に、板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となる突出部を突出させ、かつ、該表裏両側の突出部の境界部分をせん断することにより、板状素材の平面と交差する方向の開口を成形するものである。

本発明はこのように構成したので、成形型のコストを増大させること無く、又、製品にしわ、破断、局所的な板厚の減少等の不具合が生じることなく、効率的に板状多孔品を成形することが可能となる。

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得られる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、（ｄ）は（ｂ）の一部拡大図である。 図１に示される板状多孔品を示すものであり、（ａ）はその一部の斜視図、（ｂ）はその成形時の様子を模式的に示すものである。 本発明の実施の形態に係る板状多孔品の成形装置を構成する、ロール型の一例を示すものであり、（ａ）はその成形時の様子を模式的に示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ部を切り出し、拡大図示したものである。 図３に示されるロール型を構成する、円盤状型部材の平面図と、その一部の拡大図である。 図３に示されるロール型に、ゴムダイを組合せた場合の、成形時の様子を示す断面図である。 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。 従来の板状多孔品の成形方法により得られる板状多孔品を示すものであり、（ａ）はその一部の斜視図、（ｂ）はその成形時の様子を模式的に示すものである。

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では、図１に示されるような形状を有する板状多孔品２０を成形するものである。この板状多孔品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）との接触面である、平坦面２０ａ、２０ｂが規則的に突出している。又、この平坦面を構成する表裏両側の突出部の、境界部分をせん断することにより、板状素材Ｗ（図２（ｂ）参照）の平面と交差する方向の開口Ｏｐを成形するものである。又、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又は交差する面２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆによって連結され、かつ、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又は交差する面２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆとが、各々、ガス流路の巨視的なガス流れ方向又はそれと直交する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。従って、板状多孔品２０は、板状素材Ｗの平面が残る部分（平坦面２０ｇ）と、その平面の表裏両面に同一の突出量で突出する突出部（平坦面２０ａ、２０ｂ）とで、３階層をなすものとなる。図示の板状多孔品２０では、３階層を構成する板状素材のうち、同一面上に隣接する平坦面２０ｇが面状をなしているが、この部分は必ずしも面状である必要はなく、本形状を維持するために最小限必要な構成として、例えば線状（断面視で点状）であっても良い。なお、図示の例では、板状多孔品２０を構成する板状素材Ｗの厚みは、０．１ｍｍとなっている。

また、図２（ａ）の例では、板状多孔品２０を構成する板状素材の平面と交差する方向の開口Ｏｐが、ガス流路の巨視的なガス流れ方向（図２（ａ）の左から右に向かう方向）と直交する方向を向くように配置されたものである。この場合、板状多孔品２０により構成されるガス流路を流れるガスは、図中矢印ＧＦで示されるように、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し交差する面２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆを迂回するように蛇行しながら、このガス流路を流れるものとなる。

かかる板状多孔品２０を成形するために、本発明の実施の形態では、図３（ａ）に示されるロール型２１を用いて、板状素材Ｗに対し、部分的にせん断加工を施し、板状素材Ｗの平面と交差する方向の開口Ｏｐを多数成形するものである。図３（ａ）のロール型２１は、下型２２、上型２３の何れも円筒状をなしている。又、図示の例では、下型２２は、金型又はゴムダイであり、上型２３は金型となっている。
この上型２３は、図４に示される円盤状型部材２６を、複数、軸部材２８（図３（ａ））に挿通し積層することにより構成されるものである。又、円盤状型部材２６の外周端には、凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌが、一定のピッチで交互に形成されている。そして、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面２６Ｍと、基準直径の円筒面２６Ｍに対する高低差ｙが同一となる、凸部２３Ｈ（直径：Ｄ２６Ｍ＋ｙ）及び凹部２３Ｌ（直径Ｄ２６Ｍ−ｙ）を備えることで、上型２３のロール表面は、３階層をなすものである。

又、円盤状型部材２６と軸部材２８との円周方向の位置決めを行うためのキー２６ａと、円盤状型部材２６の外周端に形成された凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌとの位置関係を、隣接する円盤状型部材２６同士で表裏反転するように積層することで、凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌが、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面の軸方向に交互に配置される態様で、円盤状型部材２６が構成されている。図４に示される具体例では、円盤状型部材２６は０．５ｍｍの厚みを有し、キー２６ａの円周方向中央部を通る軸線Ｚに対し、円周方向の幅ＸＨに形成された凸部２６Ｈの中央部は、１°だけ円周方向（図４の時計回り）にオフセットするように構成されている。又、軸線Ｚに対し、円周方向の幅ＸＬに形成された凹部２６Ｌの中央部は、１°だけ円周方向（図４の反時計回り）にオフセットするように構成されている。更に、円周方向の幅ＸＭに形成された凸部２６Ｍの中央部が、軸線Ｚ上に位置するものである。一方、円盤状型部材２６を挿通する軸部材２８（図３（ａ））には、円盤状型部材２６のキー２６ａが係合するキー溝が、軸方向と平行に形成されている。
従って、複数の円盤状型部材２６を、軸部材２８に挿通する際に、隣接する円盤状型部材２６同士で表裏反転するように積層することで、図３（ｂ）に拡大図示されるように、凸部２３Ｈ及び凹部２３Ｌは、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に配置される態様となる。なお、符号θ１、θ２は、凸部２６Ｈ又は凹部２６Ｌと、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面２６Ｍとをつなぐ傾斜面の傾斜角度を表しており、各々、適切な角度に設定されている。

更に、必要に応じて、円盤状型部材２６の間にスペーサーを配置して、軸方向に一定の幅で交互に形成される凸部２３Ｈ及び凹部２３Ｌに、スペーサーの厚み分の間隔を持たせることとしても良い。
なお、下型２２についても金型を用いる場合には、この下型２２も上型２３と同様の構成をなし、上型２３に対応する３階層のロール表面を有するものを用いることとなる。一方、下型２２にゴムダイを用いる場合には、そのロール表面は単に円筒面であっても良く、又、上型２３に対応する３階層のロール表面を有するものであっても良い。

又、必ずしも、下型２２、上型２３の何れも円筒状をなしている必要はなく、図５に模式的に示されるロール型２１’のごとく、下型２２のみ、凸部２２Ｈ及び凹部２２Ｌを備えるロール型とし、上型として平坦な帯状のゴムダイ２４を組合せることとしても良い。
この場合には、板状素材Ｗと共に帯状のゴムダイ２４を連続的に送り込み、かつ、板状素材Ｗに対して平坦なゴムダイ２４にて圧力Ｐを付与する。その結果、下型２２の凸部２２Ｈ及び凹部２２Ｌ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ものとなる。

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、本発明の実施の形態では、板状素材Ｗに対しせん断加工を施す際に、ロール型２１（２１’）を用いることで、板状多孔品２０の連続成形を行うものである。このロール型２１を構成する上型２３（下型２２）は、図４に示される、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面２６Ｍと、この円筒面２６Ｍに対する高低差ｙが同一となる凸部２６Ｈ（２３Ｈ）及び凹部２６Ｌ（２３Ｌ）を備えている。そして、凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌは、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面２６Ｍの、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に配置される態様で構成されている。従って、ロール型２１を構成する上型２３（下型２２）は、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面２６Ｍと、この円筒面２６Ｍに対する高低差が同一の凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌとで、ロール表面が３階層をなすものとなる。

かかる上型２３（下型２２）に板状素材Ｗを連続的に送り込むことで、凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌにより板状素材Ｗに曲げ加工又はしぼり加工を施し、板状素材Ｗの表裏両側に、板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となる突出部（平坦面２０ａ、２０ｂ）を突出させる。しかも、曲げ加工又はしぼり加工と共に、表裏両側の突出部（平坦面２０ａ、２０ｂ）の境界部分をせん断することにより、板状素材Ｗの平面と交差する方向の開口Ｏｐを成形することができる。そして板状多孔品２０についても、板状素材Ｗの平面が残る部分（平坦面２０ｇ）と、その平面の表裏両面に同一の突出量で突出する突出部（平坦面２０ａ、２０ｂ）とで、３階層をなすものとなる。
このような３階層構造を成形することで、図２（ｂ）に示されるように、板状素材Ｗがロール型２１（２１’）に対して連続的に送り込まれ、図中の矢印Ａで示される方向に成形が進み、開口部Ｏｐが連続的に形成されて行く際に、変形後の板状素材Ｗの台形状の開口上部と下部とで、変形量が均一となる。そして、板状素材Ｗの、次の瞬間の開口部Ｏｐ成形箇所（点線枠Ｂで示される）には、均等に引張力Ｆが加わることとなる。その結果、しわ、破断、局所的な板厚の減少等の不具合が生じることもなく、高品質の製品を得ることが可能となる。

又、ロール型２１を構成する上型２３（下型２２）を、外周端に凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌが一定のピッチで交互に形成された円盤状型部材２６を、複数、軸部材２８に挿通し積層して構成している。これにより、上型２３（下型２２）は、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面２６Ｍと、この円筒面２６Ｍに対する高低差が同一となる凸部２６Ｈ（２３Ｈ）及び凹部２６Ｌ（２３Ｌ）を備えたものとなる。

又、円盤状型部材２６と軸部材２８との円周方向の位置決めを行うためのキー２６ａと、円盤状型部材２６の外周端に形成された凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌとの位置関係を、隣接する円盤状型部材２６同士で表裏反転するように積層することで、凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌが基準直径の円筒面の軸方向に交互に配置されることとなるように、構成している。これにより、上型２３（下型２２）の、複数の円盤状型部材２６を軸部材２８に挿通し積層して構成される凸部２３Ｈ及び凹部２３Ｌは、基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面２６Ｍの、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に形成されたものとなる。

又、円盤状型部材２６の間にスペーサーを配置することで、上型２３（下型２２）の基準直径Ｄ２６Ｍの円筒面２６Ｍの、軸方向に一定の幅で交互に形成される凸部２６Ｈ及び凹部２６Ｌに、スペーサーの厚み分の間隔を持たせることも可能である。これにより、上型２３と、上型２３に対向する下型２２との間で、板状素材Ｗに必要な形状の凸部及び凹部を（平坦面２０ａ、２０ｂ）成形するに適した、クリアランスを確保することが可能となる。
又、ロール型２１に板状素材Ｗを連続的に送り込み、図５に示されるように、下型２２の凸部２２Ｈ及び凹部２２Ｌの形状に倣うように、板状素材Ｗ及びゴムダイ２４を変形させることとしても、板状素材Ｗの表裏両側に、板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となる突出部（平坦面２０ａ、２０ｂ）を突出させ、かつ、表裏両側の突出部（平坦面２０ａ、２０ｂ）の境界部分をせん断することにより、板状素材の平面と交差する方向の開口Ｏｐを成形することが可能となる。

以上より、本発明の実施の形態によれば、ロール型２１（２１’）に板状素材Ｗを連続的に送り込み、板状素材Ｗに部分的にせん断加工を施すことで、板状素材Ｗの平面と交差する方向の開口Ｏｐを多数成形し、板状素材Ｗから板状多孔品２０への連続成形を行うことが可能となる。
又、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、上記の板状多孔品２０の成形方法にて得られる、所定の作用を奏するものとなる。

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。

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又は交差する面、２０ｇ：同一面上に隣接する平坦面、２１：ロール型、２２：下型、２３：上型、２４：ゴムダイ、２６：円盤状型部材、２６ａ：キー、２６Ｈ：凸部、２６Ｍ：基準直径部、２６Ｌ：凹部、２８：軸部材、Ｗ：板状素材

Claims (11)

1. 板状素材に対し、ロール型を用いて部分的にせん断加工を施し、前記板状素材の平面と交差する方向の開口を多数成形する板状多孔品の成形方法であって、
   前記せん断加工を施す際に用いるロール型を、基準直径の円筒面と、該円筒面に対する高低差が同一となる凸部及び凹部とを備え、該凸部及び凹部が、前記基準直径の円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に配置される態様で構成し、
   該ロール型を用いて、前記板状素材の表裏両側に、前記板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となる突出部を突出させ、かつ、該表裏両側の突出部の境界部分をせん断することにより、前記板状素材の平面と交差する方向の開口を成形することを特徴とする板状多孔品の成形方法。
2. 前記せん断加工を施す際に用いる前記ロール型を、外周端に前記凸部及び凹部が一定のピッチで交互に形成された、複数の円盤状型部材を、軸部材に挿通し積層して構成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。
3. 前記複数の円盤状型部材を、前記軸部材に挿通し積層する際に、隣接する前記円盤状型部材同士で表裏反転する態様とすることで、前記凸部及び凹部が前記基準直径の円筒面の軸方向に交互に配置されることとなるように、
   前記円盤状型部材と前記軸部材との円周方向の位置決めを行うためのキーと、前記円盤状型部材の外周端に形成された前記凸部及び凹部との位置関係を定めて、前記円盤状型部材を構成することを特徴とする請求項２記載の板状多孔品の成形方法。
4. 前記円盤状型部材の間に、スペーサーを配置することを特徴とする請求項２又は３記載の板状多孔品の成形方法。
5. 前記ロール型と、ゴムダイとを組合せて、前記せん断加工を行うことを特徴とする１から４のいずれか１項記載の板状多孔品の成形方法。
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成形するための、ガス流路形成部材の成形方法であって、
   前記１から５のいずれか１項記載の板状多孔品の成形方法により、
   板状素材の表裏両側に、前記板状素材の平面からの突出量が表裏両側で同一となるように突出して、セル状態で隣接するセル構成部材と接触する接触面を形成し、かつ、該接触面を構成する表裏両側の突出部の境界部分をせん断することにより、前記板状素材の平面と交差する方向の開口を成形すると共に、表側の接触面と裏側の接触面とを、ガス流路の巨視的なガス流れ方向に対し平行又は交差する連結面によって連結し、なおかつ、該連結面を、各々、ガス流路の巨視的なガス流れ方向又はそれと直交する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。
7. 板状素材に対し、部分的にせん断加工を施し、前記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装置であって、
   ロール型を含み、該ロール型は、基準直径の円筒面と該円筒面に対する高低差が同一となる凸部及び凹部を備え、該凸部及び凹部は、前記基準直径の円筒面の、円周方向に一定のピッチで交互に、かつ、軸方向に一定の幅で交互に配置されていることを特徴とする板状多孔品の成形装置。
8. 前記ロール型は、外周端に前記凸部及び凹部が一定のピッチで交互に形成された、複数の円盤状型部材が、軸部材に挿通され積層されてなることを特徴とする請求項７記載の板状多孔品の成形装置。
9. 前記複数の円盤状型部材を、前記軸部材に挿通し積層する際に、隣接する前記円盤状型部材同士で表裏反転する態様とすることで、前記凸部及び凹部が前記基準直径の円筒面の軸方向に交互に配置されることとなるように、
   前記円盤状型部材と前記軸部材との円周方向の位置決めを行うためのキーと、前記円盤状型部材の外周端に形成された前記凸部及び凹部との位置関係を定めて、前記円盤状型部材が構成されていることを特徴とする請求項８記載の板状多孔品の成形装置。
10. 前記円盤状型部材の間に、スペーサーが配置されていることを特徴とする請求項８又は９記載の板状多孔品の成形装置。
11. 前記ロールと組合せて用いるゴムダイを含むことを特徴とする７から１０のいずれか１項記載の板状多孔品の成形装置。

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