JP6427215B2

JP6427215B2 - 固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法及びプレス加工装置

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Description

本発明は、固体高分子型燃料電池の固体高分子電解質膜に設けられて前記固体高分子電解質膜から外周側に突出するとともに環状に延在するフィルム状の成形品を成形する固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法及びプレス加工装置に関する。

例えば、特許文献１には、矩形状のフィルム材が配置された下型に対して上型を下降させて上型に設けられたトリム刃によってフィルム材の周縁部を切断することによって燃料電池の高分子電解質膜を得るプレス加工方法が開示されている。

特開２００３−２２８２０号公報

一般的に、フィルム材を切断するトリム刃の刃先は、上型の昇降方向と直交する方向（フィルム材の表面）に対して平行に延在している。そのため、トリム加工の際、トリム刃の刃先の全体がフィルム材に略同時に接触する。この場合、トリム加工に必要な荷重（プレス加工装置に対する負荷）が大きく、プレス加工装置の寿命が短くなりやすい。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、トリム加工に必要なプレス荷重を低減することによりプレス加工装置の寿命の長期化を図ることができる固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法及びプレス加工装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法は、固体高分子型燃料電池の固体高分子電解質膜に設けられて前記固体高分子電解質膜から外側に突出するとともに環状に延在するフィルム状の成形品を成形するプレス加工方法であって、フィルム材を第１型と押さえ部とで挟持する押さえ工程と、前記第１型と前記押さえ部とで前記フィルム材を挟持した状態で第２型を前記第１型に近接させることによって前記第２型に設けられたトリム刃で前記フィルム材を切断するトリム加工工程と、を含み、前記トリム刃は、前記トリム刃の移動方向と交差する方向に延在して先端に刃先が形成された刃部を有し、前記刃先は、前記刃部の延在方向の中央部から前記刃部の両端に向かって前記刃部の基端側に傾斜した２つの傾斜刃先を有することを特徴とする。

上記のプレス加工方法において、前記成形品の外周は、矩形状に形成され、前記トリム刃は、互いに対向する２つの前記刃部を有し、前記トリム加工工程では、各前記刃部によって前記フィルム材を切断することにより、前記成形品の互いに対向する２辺を形成することが好ましい。

上記のプレス加工方法において、前記第１型と前記押さえ部とで前記フィルム材を挟持した状態で前記第２型に設けられたパンチ部により前記フィルム材に貫通孔を形成するピアス加工工程を行い、前記トリム加工工程では、前記ピアス加工工程において前記フィルム材に前記貫通孔が形成された後で、前記トリム刃が前記フィルム材に接触することが好ましい。

上記のプレス加工方法において、前記フィルム材に形成された第１位置決め孔に前記第１型の第１位置決めピンを挿入するとともに前記フィルム材に形成された第２位置決め孔に前記第１型の第２位置決めピンを挿入することにより、前記フィルム材を前記第１型に対して位置決めする位置決め工程を前記押さえ工程の前に行い、前記ピアス加工工程では、前記フィルム材のうち前記第１位置決め孔が位置する部位を切除し、前記トリム加工工程では、前記フィルム材のうち前記第２位置決め孔が位置する部位を切除することが好ましい。

上記のプレス加工方法において、前記パンチ部は、前記第１位置決めピンが挿入される内孔を有しており、前記ピアス加工工程では、前記パンチ部の内孔に前記第１位置決めピンが位置するように前記フィルム材に前記貫通孔を形成することが好ましい。

本発明の固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置は、固体高分子型燃料電池の固体高分子電解質膜に設けられて前記固体高分子電解質膜から外側に突出するとともに環状に延在するフィルム状の成形品を成形するプレス加工装置であって、前記フィルム材が配置される第１型と、前記第１型に対して近接離間する方向に移動可能な第２型と、前記第１型との間で前記フィルム材を挟持する押さえ部と、前記第２型に設けられて前記フィルム材を切断するトリム刃と、を備え、前記トリム刃は、前記トリム刃の移動方向と交差する方向に延在して先端に刃先が形成された刃部を含み、前記刃先は、前記刃部の延在方向の中央部から前記刃部の両端に向かって前記刃部の基端側に傾斜した２つの傾斜刃先を有することを特徴とする。

上記のプレス加工装置において、前記傾斜刃先の前記フィルム材の表面に対する傾斜角度は、２°以上４°以下であることが好ましい。

上記のプレス加工装置において、前記刃先は、２つの傾斜刃先が連結した角である中央刃先を含むことが好ましい。

本発明によれば、刃先が刃部の延在方向の中央部から両端に向かって基端側に傾斜した２つの傾斜刃先を含むため、傾斜刃先とフィルム材とが互いに傾斜した状態でトリム刃がフィルム材の厚さ方向に移動させることができる。そうすると、傾斜刃先とフィルム材との接触部位がフィルム材の厚さ方向と直交する方向（刃部の延在方向の両端側）に移動する。これにより、フィルム材に対して平行に延在する刃先を有するトリム刃によって刃先の全体をフィルム材に接触させながらフィルム材を切断する場合と比較して、フィルム材に対するトリム刃の接触面積を小さくすることができる。よって、トリム加工に必要なプレス荷重を低減することができ、プレス加工装置の寿命の長期化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法によって成形された補強フィルムを備えた固体高分子型燃料電池の分解斜視図である。図２Ａは、図１に示す固体高分子型燃料電池の一部省略縦断面図であり、図２Ｂは、図１に示す補強フィルムの斜視図である。本発明の一実施形態に係る固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置を用いたプレス加工方法の位置決め工程を示す模式的断面図である。図３のプレス加工装置の第１型の一部省略平面図である。図３のプレス加工装置の第２型及び押さえ部を第１型側から視た平面図である。本発明の一実施形態に係る固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置の工程を示すフローチャートである。押さえ工程を示す模式的断面図である。ピアス加工工程を示す模式的断面図である。図９Ａはトリム加工工程を示す第１の模式的断面図であり、図９Ｂはトリム加工工程を示す第２の模式的断面図であり、図９Ｃはトリム加工工程を示す第３の模式的断面図である。

以下、本発明に係る固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法及びプレス加工装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

本実施形態に係る固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法に用いられるプレス加工装置１０は、フィルム材１２をせん断加工して固体高分子型燃料電池（以下、燃料電池１４という。）の補強フィルム１６を成形するためのものである。

まず、成形品である補強フィルム１６について燃料電池１４との関係で説明する。図１及び図２Ａに示すように、燃料電池１４は、矩形状に形成されており、固体高分子電解質膜１８をアノード電極２０及びカソード電極２２で挟持した電解質膜・電極構造体（以下、「ＭＥＡ２４」という。）と、ＭＥＡ２４に設けられた四角形の枠形状の補強フィルム１６と、ＭＥＡ２４を挟持する一対のセパレータ１３、１５とを備える。

図１において、燃料電池１４（補強フィルム１６及び各セパレータ１３、１５）の長手方向の一端部には、ＭＥＡ２４と各セパレータ１３、１５の積層方向に互いに連通して、酸化剤ガス供給連通孔１７ａ、冷却媒体供給連通孔１９ａ及び燃料ガス排出連通孔２１ｂが設けられている。酸化剤ガス供給連通孔１７ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。冷却媒体供給連通孔１９ａは、冷却媒体を供給する。燃料ガス排出連通孔２１ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス供給連通孔１７ａ、冷却媒体供給連通孔１９ａ及び燃料ガス排出連通孔２１ｂは、燃料電池１４の短手方向に配列して設けられている。

燃料電池１４（補強フィルム１６及び各セパレータ１３、１５）の長手方向の他端部には、ＭＥＡ２４と各セパレータ１３、１５の積層方向に互いに連通して、燃料ガス供給連通孔２１ａ、冷却媒体排出連通孔１９ｂ及び酸化剤ガス排出連通孔１７ｂが設けられている。燃料ガス供給連通孔２１ａは、燃料ガスを供給し、冷却媒体排出連通孔１９ｂは、冷却媒体を排出し、酸化剤ガス排出連通孔１７ｂは、酸化剤ガスを排出する。燃料ガス供給連通孔２１ａ、冷却媒体排出連通孔１９ｂ及び酸化剤ガス排出連通孔１７ｂは、燃料電池１４の短手方向に配列して設けられている。

ＭＥＡ２４は、いわゆる段差ＭＥＡであって、アノード電極２０が固体高分子電解質膜１８と同一の平面寸法に形成されるとともにカソード電極２２が固体高分子電解質膜１８よりも一回り小さな平面寸法に形成されている。

固体高分子電解質膜１８は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された陽イオン交換膜である。ただし、固体高分子電解質膜１８は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質膜を使用してもよい。

図２Ａにおいて、アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の一方の面１８ａに接合される電極触媒層２３ａと、電極触媒層２３ａに積層されるガス拡散層２５ａとを有する。アノード電極２０は、固体高分子電解質膜１８の外形寸法と同一の外径寸法を有するが、固体高分子電解質膜１８の外形寸法よりも小さな外形寸法を有してもよい。

カソード電極２２は、固体高分子電解質膜１８の他方の面１８ｂに接合される電極触媒層２３ｂと、電極触媒層２３ｂに積層されるガス拡散層２５ｂとを有する。カソード電極２２は、固体高分子電解質膜１８の外径寸法よりも小さな外形寸法を有する。ただし、カソード電極２２は、アノード電極２０が固体高分子電解質膜１８の外形寸法よりも小さな外形寸法を有する場合、固体高分子電解質膜１８の外形寸法と同一の外形寸法を有していてもよい。

電極触媒層２３ａ、２３ｂは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子がガス拡散層２５ａ、２５ｂの表面に一様に塗布されて形成される。ガス拡散層２５ａ、２５ｂは、カーボンペーパ、カーボンクロス等からなる。

セパレータ１３、１５は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、チタン鋼板あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板の断面を凹凸状にプレス成形して構成される。なお、各セパレータ１３、１５は、金属セパレータに代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。

図１及び図２Ａに示すように、セパレータ１３のＭＥＡ２４に向かう面１３ａには、燃料ガス供給連通孔２１ａと燃料ガス排出連通孔２１ｂとを連通する燃料ガス流路２７が形成される。燃料ガス流路２７は、セパレータ１３の長手方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。

セパレータ１５のＭＥＡ２４に向かう面１５ａには、酸化剤ガス供給連通孔１７ａと酸化剤ガス排出連通孔１７ｂとを連通する酸化剤ガス流路２９が形成される。酸化剤ガス流路２９は、セパレータ１５の長手方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。

セパレータ１３の面１３ｂと隣接するセパレータ１５の面１５ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔１９ａと冷却媒体排出連通孔１９ｂとに連通する冷却媒体流路３１が形成される。冷却媒体流路３１は、セパレータ１３、１５の長手方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。

図２Ａに示すように、セパレータ１３には、セパレータ１３の外周部を周回してシール部材３３が一体的又は個別に設けられる。セパレータ１５には、セパレータ１５の外周部を周回してシール部材３５が一体的又は個別に設けられる。シール部材３３、３５としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。

補強フィルム１６は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィン等で構成される。

図１〜図２Ｂに示すように、補強フィルム１６は、固体高分子電解質膜１８の外周を補強するためのものであって、固体高分子電解質膜１８の外周面に接着剤２６により接合されるとともにカソード電極２２を周回するように延在したフレーム部材（樹脂枠部材）である。つまり、補強フィルム１６の内孔２８には、カソード電極２２が配設されている（図２Ａ参照）。補強フィルム１６は、固体高分子電解質膜１８の外側に突出するとともに環状に延在している。換言すれば、補強フィルム１６の外周は、矩形状に形成されている。

次に、上記の補強フィルム１６を成形するためのプレス加工装置１０について加工前のワークであるフィルム材１２との関係で説明する。

図３及び図４に示すように、フィルム材１２は、四角形の枠形状に構成されており、補強フィルム１６の外形よりも一回り大きい外形を有している。フィルム材１２には、カソード電極２２を配設するための内孔２８が形成されている一方、酸化剤ガス供給連通孔１７ａ、酸化剤ガス排出連通孔１７ｂ、冷却媒体供給連通孔１９ａ、冷却媒体排出連通孔１９ｂ、燃料ガス供給連通孔２１ａ及び燃料ガス排出連通孔２１ｂが形成されていない。ただし、この内孔２８は、後の工程で形成するようにしてもよい。なお、以下の説明では、酸化剤ガス供給連通孔１７ａ、酸化剤ガス排出連通孔１７ｂ、冷却媒体供給連通孔１９ａ、冷却媒体排出連通孔１９ｂ、燃料ガス供給連通孔２１ａ及び燃料ガス排出連通孔２１ｂを区別しない場合に単に貫通孔３０ということがある。

図４において、フィルム材１２には、複数（図示例では２つ）の第１位置決め孔３４と、複数（図示例では４つ）の第２位置決め孔３６とが形成されている。複数の第１位置決め孔３４は、フィルム材１２の長手方向の両端側に内孔２８を挟むように設けられている。複数の第１位置決め孔３４は、フィルム材１２のピアス加工ラインＬｐ（貫通孔３０に対応する加工ライン）の内側に位置するように設けられている。各第１位置決め孔３４は、フィルム材１２の短手方向の略中央に位置している。複数の第２位置決め孔３６は、フィルム材１２の外縁部に設けられている。複数の第２位置決め孔３６は、フィルム材１２の短手方向から各第１位置決め孔３４を挟むように位置している。第２位置決め孔３６は、少なくとも２つあればよい。第２位置決め孔３６は、フィルム材１２の短手方向の一方の外縁部に長手方向に互いに離間するように設けられるのが好ましい。

図３に示すように、プレス加工装置１０は、矢印Ａ方向に互いに近接離間可能に対向配置された第１型４０と第２型４２とを備える。第１型４０は、下型として構成された固定金型であり、第２型４２は、上型として構成された可動金型である。

第１型４０は、第１ベース部４４と、第１ベース部４４に設けられてフィルム材１２が配置される第１型本体４６と、第１ベース部４４及び第１型本体４６に対して矢印Ａ方向に変位可能な複数の支持部４８とを有する。

第１ベース部４４には、第２型４２を矢印Ａ方向に案内するための複数の第１ガイド部５０が設けられ、これら第１ガイド部５０は、第１ベース部４４から第２型４２が位置する側（矢印Ａ１方向）に突出している。

各支持部４８は、第１ベース部４４及び第１型本体４６を矢印Ａ方向に貫通するように配設されている。各支持部４８は、フィルム材１２を裏側から支持するものであって、矢印Ａ方向に延在した棒状部材である。

図３及び図４に示すように、複数の支持部４８のうち第１位置決め孔３４に対向する支持部４８には、第１位置決め孔３４に挿入される第１位置決めピン５２が設けられている。第１位置決めピン５２は、支持部４８の矢印Ａ１方向の端面から矢印Ａ１方向に突出している。また、第１型４０には、フィルム材１２の第２位置決め孔３６に挿入される複数の第２位置決めピン５４が設けられている（図４参照）。

第２型４２は、第１型４０に対して矢印Ａ方向に移動（昇降）可能に設けられた第２ベース部５６と、第２ベース部５６に設けられた第２型本体５８とを有する。第２ベース部５６には、第１ガイド部５０が挿入される内孔６０ａを有する複数の中空状の第２ガイド部６０が設けられている。本実施形態では、第２ガイド部６０の内孔６０ａに第１ガイド部５０が挿入されることによって第２型４２が矢印Ａ方向に案内される構成であるが、第１ガイド部５０を中空状に形成して第１ガイド部５０の内孔に第２ガイド部６０を挿入するようにしてもよい。第２型本体５８は、第１型本体４６に矢印Ａ方向に対向配置されている。

図３及び図５に示すように、第２型本体５８には、第１型４０（第１型本体４６）との間でフィルム材１２を挟持する押さえ部６２と、フィルム材１２をピアス加工するための複数（図５では６つ）のパンチ部６４と、フィルム材１２をトリム加工するためのトリム刃６６とが設けられている。

押さえ部６２は、フィルム材１２と第２型本体５８の間に配置された状態で第２型本体５８に対して複数の付勢部材６８によって支持されている。付勢部材６８は、押さえ部６２をフィルム材１２が位置する側（矢印Ａ２方向）に付勢するものであって、例えば、圧縮コイルばねが用いられる。ただし、付勢部材６８は、エアーシリンダであってもよい。押さえ部６２には、各パンチ部６４が挿通される複数（図５では６つ）の挿通孔７０が形成されている。プレス加工装置１０には、付勢部材６８（圧縮コイルばね）の伸縮に伴う押さえ部６２の移動を案内する図示しないガイド部を備えていてもよい。

図３において、複数のパンチ部６４は、第２型本体５８から矢印Ａ２方向に突出している。各パンチ部６４は、中空状に構成されており、第２位置決めピン５４が挿入可能な内孔６４ａを有している。ただし、第２位置決めピン５４が設けられていない支持部４８に対向するパンチ部６４は、中実に構成されていてもよい。各パンチ部６４の先端は、押さえ部６２のうちフィルム材１２に接触する面６２ａよりも矢印Ａ１方向に位置している。

図３及び図５に示すように、トリム刃６６は、四角環状に形成されており、補強フィルム１６の外周の短辺をフィルム材１２に形成するための２つの刃部７２と、補強フィルム１６の外周の長辺をフィルム材１２に形成するための２つの刃部７４とを有する。ただし、トリム刃６６は、互いに対向する一対の刃部７２又は一対の刃部７４のみを有していてもよい。２つの刃部７２は互いに対向し、２つの刃部７４は互いに対向している。各刃部７２、７４は、トリム刃６６の移動方向（矢印Ａ方向）と交差（直交）する方向に延在している。具体的には、各刃部７２はフィルム材１２の短辺方向に沿って直線状に延在し、各刃部７４はフィルム材１２の長辺方向に沿って直線状に延在している。ただし、これら刃部７２、７４は、例えば、補強フィルム１６の外周形状が曲線状に延在している場合には、曲線状に延在する。

各刃部７２の先端のエッジ部には、鋭利な刃先７３が形成されている。ただし、各刃部７２の先端側は、先端に向かって厚さが薄く形成されていてもよい。刃先７３は、その全長に亘って矢印Ａ方向と直交する方向に延在している。

図３、図５及び図９Ａに示すように、各刃部７４の先端のエッジ部には、鋭利な刃先７５が形成されている。ただし、各刃部７４の先端側は、先端に向かって厚さが薄く形成されていてもよい。図３及び図９Ａにおいて、刃先７５は、刃部７４の延在方向の中央部から両端に向かって刃部７４の基端側に傾斜した２つの傾斜刃先７５ａと、これら傾斜刃先７５ａの間に設けられた中央刃先７５ｂとを有する。

傾斜刃先７５ａは、刃部７４の延在方向の中央部から両端に向かって直線状に傾斜している。各傾斜刃先７５ａのフィルム材１２の表面１２ａに対する傾斜角度θは、２°以上４°以下に設定されるのが好ましい（図９Ａ参照）。ただし、傾斜角度θは、任意に設定可能である。本実施形態では、中央刃先７５ｂの両側に位置する傾斜刃先７５ａの傾斜角度θは互いに同一であるが、これら傾斜刃先７５ａの傾斜角度θは互いに異なっていてもよい。

中央刃先７５ｂは、２つの傾斜刃先７５ａの端部同士が連結された角である。つまり、本実施形態では、中央刃先７５ｂは、刃部７４の最先端に位置している。この中央刃先７５ｂは、パンチ部６４の先端よりも基端側（矢印Ａ１方向）に位置している（図３参照）。つまり、中央刃先７５ｂは、パンチ部６４によってフィルム材１２に貫通孔３０が形成された後でフィルム材１２の表面に接触する。なお、中央刃先７５ｂは、刃先７５の延在方向の略中央付近にあればよい。

次に、本実施形態に係るプレス加工装置１０を用いたプレス加工方法について説明する。

まず、図３及び図４に示すように、第１型４０に対してフィルム材１２を位置決めする（図６のステップＳ１：位置決め工程）。具体的には、フィルム材１２の第１位置決め孔３４に第１型４０の第１位置決めピン５２を挿入するとともにフィルム材１２の第２位置決め孔３６に第１型４０の第２位置決めピン５４を挿入する。

続いて、図７に示すように、第２型４２を矢印Ａ２方向に移動（第１型４０に近接）させることにより、押さえ部６２と第１型本体４６とでフィルム材１２を挟持する（図６のステップＳ２：押さえ工程）。具体的には、第２型４２が矢印Ａ２方向に移動すると、押さえ部６２がフィルム材１２の表面１２ａに接触して付勢部材６８が圧縮変形する。そうすると、押さえ部６２には、圧縮変形した付勢部材６８からフィルム材１２が位置する側に向かう方向の付勢力が作用するため、押さえ部６２と第１型本体４６とでフィルム材１２が挟持される。

次いで、図８に示すように、第２型４２を矢印Ａ２方向にさらに移動（第１型４０に近接）させることにより、第１型本体４６と押さえ部６２とでフィルム材１２を挟持した状態で第２型本体５８に設けられた複数のパンチ部６４でフィルム材１２を複数のピアス加工ラインＬｐ（図４参照）に沿ってせん断加工する（図６のステップＳ３：ピアス加工工程）。これにより、フィルム材１２に複数の貫通孔３０が形成される。

その後、第２型４２を矢印Ａ２方向にさらに移動（第１型４０に近接）させることにより、第１型本体４６と押さえ部６２とでフィルム材１２を挟持した状態で第２型本体５８に設けられたトリム刃６６でフィルム材１２をトリム加工ラインＬｔ（図４参照）に沿ってせん断加工する（図６のステップＳ４：トリム加工工程）。

このトリム加工工程では、ピアス加工工程においてフィルム材１２に対して複数の貫通孔３０が形成された後で、中央刃先７５ｂと刃先７３がフィルム材１２の表面１２ａに接触する（図９Ａ参照）。その後、傾斜刃先７５ａとフィルム材１２とが互いに傾斜した状態でトリム刃６６がフィルム材１２の厚さ方向（矢印Ａ２方向）に移動する。そうすると、傾斜刃先７５ａの中央刃先７５ｂ側の部分がフィルム材１２に対して接触する一方で傾斜刃先７５ａの両端部側の部分がフィルム材１２に対して非接触となる（図９Ｂ参照）。続いて、トリム刃６６が矢印Ａ２方向にさらに移動すると、傾斜刃先７５ａとフィルム材１２との接触部位Ｃが矢印Ａ方向と直交する方向（刃部７４の延在方向の両側）に移動する。つまり、傾斜刃先７５ａの中央刃先７５ｂ側の部分がフィルム材１２に対して非接触になるとともに傾斜刃先７５ａの両端部側の部分がフィルム材１２に対して接触する（図９Ｃ参照）。そして、フィルム材１２がトリム刃６６によって切断されるに至る。これにより、補強フィルム１６が成形される。

次に、本実施形態の効果について以下に説明する。

プレス加工方法は、燃料電池１４の固体高分子電解質膜１８に設けられて固体高分子電解質膜１８から外側に突出するとともに環状に延在するフィルム状の成形品である補強フィルム１６を成形する。

プレス加工方法では、フィルム材１２を第１型４０と押さえ部６２とで挟持する押さえ工程と、第１型４０と押さえ部６２とでフィルム材１２を挟持した状態で第２型４２を第１型４０に近接させることによって第２型４２に設けられたトリム刃６６でフィルム材１２を切断するトリム加工工程と、を行う。トリム刃６６は、トリム刃６６の移動方向と交差（直交）する方向に延在して先端に刃先７５が形成された刃部７４を有し、刃先７５は、刃部７４の延在方向の中央部から刃部７４の両端に向かって刃部７４の基端側に傾斜した２つの傾斜刃先７５ａを含む。トリム加工工程では、傾斜刃先７５ａとフィルム材１２とが互いに傾斜した状態でトリム刃６６がフィルム材１２の厚さ方向（矢印Ａ２方向）に移動することによって、傾斜刃先７５ａとフィルム材１２との接触部位Ｃがフィルム材１２の厚さ方向と直交する方向に移動する。

これにより、フィルム材に対して平行に延在する刃先を有するトリム刃によって刃先の全体をフィルム材に接触させながらフィルム材を切断する場合と比較して、フィルム材１２に対するトリム刃６６の接触面積を小さくすることができる。よって、トリム加工に必要なプレス荷重（プレス加工装置１０に対する負荷）を低減することができる。よって、プレス加工装置１０、特にトリム刃６６の寿命の長期化を図ることができる。

成形品である補強フィルム１６の外周は矩形状に形成され、トリム刃６６は、互いに対向する２つの刃部７４を有している。そして、トリム加工工程では、各刃部７４によってフィルム材１２を切断することにより、補強フィルム１６の互いに対向する２辺（各長辺）を形成する。これにより、トリム加工に必要な工程を効果的に削減することができる。

プレス加工方法では、第１型４０と押さえ部６２とでフィルム材１２を挟持した状態で第２型４２に設けられたパンチ部６４によりフィルム材１２に貫通孔３０を形成するピアス加工工程を行う。トリム加工工程では、ピアス加工工程においてフィルム材１２に貫通孔３０が形成された後で、刃部７４がフィルム材１２に接触する。これにより、ピアス加工工程とトリム加工工程とを同時に行う場合と比較してこれら加工に必要なプレス荷重を低減することができる。

プレス加工方法では、フィルム材１２に形成された第１位置決め孔３４に第１型４０の第１位置決めピン５２を挿入するとともにフィルム材１２に形成された第２位置決め孔３６に第１型４０の第２位置決めピン５４を挿入することにより、フィルム材１２を第１型４０に対して位置決めする位置決め工程を押さえ工程の前に行う。そして、ピアス加工工程では、フィルム材１２のうち第１位置決め孔３４が位置する部位を切除し、トリム加工工程では、フィルム材１２のうち第２位置決め孔３６が位置する部位（フィルム材１２の外縁部）を切除する。これにより、最終的な成形品である補強フィルム１６に位置決め孔を形成することなくピアス加工工程及びトリム加工工程の加工精度を向上させることができる。

パンチ部６４は、第１位置決めピン５２が挿入される内孔６４ａを有しており、ピアス加工工程では、パンチ部６４の内孔６４ａに第１位置決めピン５２が位置するようにフィルム材１２に貫通孔３０を形成している。これにより、ピアス加工工程の際にパンチ部６４が第１位置決めピン５２に干渉することを簡易な構成で防止することができる。

傾斜刃先７５ａのフィルム材１２の表面１２ａに対する傾斜角度θは、２°以上４°以下である。これにより、刃部７４を矢印Ａ方向の寸法の短縮化を図るとともに傾斜刃先７５ａとフィルム材１２との接触面積を効果的に小さくすることができる。よって、トリム加工に必要なプレス荷重を一層低減することができる。

刃先７５は、２つの傾斜刃先７５ａが連結した角である中央刃先７５ｂを含んでいる。これにより、中央刃先７５ｂを矢印Ａ方向と直交する方向に延在させた場合と比較してプレス荷重をより低減することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されない。傾斜刃先７５ａは、矢印Ａ２方向に凸状に湾曲していてもよい。中央刃先７５ｂは、刃部７４の延在方向に沿って線状に延在していてもよい。補強フィルム１６の短辺を形成するための刃部７２の刃先７３は、刃先７５と同様に構成されていてもよい。この場合、トリム加工に必要なプレス荷重を一層低減することができる。また、固体高分子型燃料電池は、メタノールを燃料とする直接メタノール燃料電池であってもよい。

１０…プレス加工装置１２…フィルム材
４０…第１型４２…第２型
６２…押さえ部６６…トリム刃
７２、７４…刃部７３、７５…刃先
７５ａ…傾斜刃先７５ｂ…中央刃先

Claims

固体高分子型燃料電池の固体高分子電解質膜に設けられて前記固体高分子電解質膜から外側に突出するとともに環状に延在するフィルム状の成形品を成形する固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法であって、
フィルム材を第１型と押さえ部とで挟持する押さえ工程と、
前記第１型と前記押さえ部とで前記フィルム材を挟持した状態で第２型を前記第１型に近接させることによって前記第２型に設けられたトリム刃で前記フィルム材を切断するトリム加工工程と、を含み、
前記トリム刃は、前記トリム刃の移動方向と交差する方向に延在して先端に刃先が形成された刃部を有し、
前記刃先は、前記刃部の延在方向の中央部から前記刃部の両端に向かって前記刃部の基端側に傾斜した２つの傾斜刃先を有する、
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法。
請求項１記載の固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法において、
前記成形品の外周は、矩形状に形成され、
前記トリム刃は、互いに対向する２つの前記刃部を有し、
前記トリム加工工程では、各前記刃部によって前記フィルム材を切断することにより、前記成形品の互いに対向する２辺を形成する、
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法。
請求項１又は２に記載の固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法において、
前記第１型と前記押さえ部とで前記フィルム材を挟持した状態で前記第２型に設けられたパンチ部により前記フィルム材に貫通孔を形成するピアス加工工程を行い、
前記トリム加工工程では、前記ピアス加工工程において前記フィルム材に前記貫通孔が形成された後で、前記トリム刃が前記フィルム材に接触する、
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法。
請求項３記載の固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法において、
前記フィルム材に形成された第１位置決め孔に前記第１型の第１位置決めピンを挿入するとともに前記フィルム材に形成された第２位置決め孔に前記第１型の第２位置決めピンを挿入することにより、前記フィルム材を前記第１型に対して位置決めする位置決め工程を前記押さえ工程の前に行い、
前記ピアス加工工程では、前記フィルム材のうち前記第１位置決め孔が位置する部位を切除し、
前記トリム加工工程では、前記フィルム材のうち前記第２位置決め孔が位置する部位を切除する、
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法。
請求項４記載の固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法において、
前記パンチ部は、前記第１位置決めピンが挿入される内孔を有しており、
前記ピアス加工工程では、前記パンチ部の内孔に前記第１位置決めピンが位置するように前記フィルム材に前記貫通孔を形成する、
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工方法。
固体高分子型燃料電池の固体高分子電解質膜に設けられて前記固体高分子電解質膜から外側に突出するとともに環状に延在するフィルム状の成形品を成形する固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置であって、
フィルム材が配置される第１型と、
前記第１型に対して近接離間する方向に移動可能な第２型と、
前記第１型との間で前記フィルム材を挟持する押さえ部と、
前記第２型に設けられて前記フィルム材を切断するトリム刃と、を備え、
前記トリム刃は、前記トリム刃の移動方向と交差する方向に延在して先端に刃先が形成された刃部を含み、
前記刃先は、前記刃部の延在方向の中央部から前記刃部の両端に向かって前記刃部の基端側に傾斜した２つの傾斜刃先を有する、
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置。
請求項６記載の固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置において、
前記傾斜刃先の前記フィルム材の表面に対する傾斜角度は、２°以上４°以下である、
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置。
請求項６又は７に記載の固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置において、
前記刃先は、２つの傾斜刃先が連結した角である中央刃先を含む、
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用フィルム成形品のプレス加工装置。