特許 5991483 燃料電池用セパレータの成形方法及び成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5991483

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】燃料電池用セパレータの成形方法及び成形装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0202 20160101AFI20160901BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20160901BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20160901BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20160901BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/02 B

   B23K26/00 H

   B23K26/03

   !H01M8/10

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-263319(P2012-263319)

(22)【出願日】2012年11月30日

(65)【公開番号】特開2014-110124(P2014-110124A)

(43)【公開日】2014年6月12日

【審査請求日】2015年9月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(72)【発明者】

【氏名】沼尾 康弘

(72)【発明者】

【氏名】宮岡 浩

(72)【発明者】

【氏名】西村 公男

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０６８４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２１８３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００６０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５７５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６８１４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０２

Ｂ２３Ｋ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池用セパレータを目標形状に成形するに際し、
セパレータを所定荷重で挟持する一対の板状部材と、板状部材に挟持されたセパレータを局所的に加熱可能な加熱手段を用い、
セパレータを一対の板状部材で挟持した状態にし、これによりセパレータに生じたうねりの位置及び方向に応じて加熱手段でセパレータを局所的に加熱して、セパレータを目標形状に成形することを特徴とする燃料電池用セパレータの成形方法。

【請求項2】

加熱手段が、レーザ光の照射により加熱する手段であると共に、
板状部材が、少なくとも一部が透明であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用セパレータの成形方法。

【請求項3】

セパレータを一対の板状部材で挟持した状態にし、これによりセパレータに生じたうねりの位置、方向及び大きさを測定し、その測定結果及びセパレータの目標形状に基づいて加熱手段による加熱位置、加熱方向及び熱量を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池用セパレータの成形方法。

【請求項4】

燃料電池の積層時に隣接する両セパレータに対して、双方が線対称形状となるように少なくとも一方のセパレータを成形することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの成形方法。

【請求項5】

加熱手段により加熱する部分が、セパレータの外周部分であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの成形方法。

【請求項6】

セパレータが、燃料電池の電圧をモニターするための端子を有し、
加熱手段により加熱する部分が、セパレータの端子の部分であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの成形方法。

【請求項7】

燃料電池用セパレータを目標形状に成形する装置であって、
少なくとも一部が透明であり且つセパレータを所定荷重で挟持する一対の板状部材と、
板状部材に挟持されたセパレータをレーザ光の照射により加熱する加熱手段と、
セパレータ上にレーザ光を走査する走査手段を備えたことを特徴とする燃料電池用セパレータの成形装置。

【請求項8】

一対の板状部材で挟持されたセパレータに生じたうねりの位置、方向及び大きさを測定するうねり測定装置と、
うねり測定装置の測定データ及びセパレータの目標形状データに基づいて加熱手段による加熱位置、加熱方向及び熱量を決定するとともに加熱手段及び走査手段を制御する駆動制御手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池用セパレータの成形装置。

【請求項9】

板状部材に挟持されたセパレータの一方側及び他方側の両面側に、加熱手段のレーザ光照射部及び走査手段を夫々配置したことを特徴とする請求項７又は８に記載の燃料電池用セパレータの成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池を構成するセパレータを所定の目標形状に成形するのに用いられる燃料電池用セパレータ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】

従来において、燃料電池用セパレータの成形方法としては、燃料電池用セパレータの反り矯正方法として特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の矯正方法は、導電性材料と熱硬化性樹脂とを含む組成物からなる燃料電池用セパレータを複数並べて一対の矯正板で挟む工程と、所定荷重を与える工程と、矯正板とともにセパレータを加熱炉へ投入して加熱する工程と、加熱炉から取り出し、所定温度まで冷却させた後に所定荷重を解除する工程を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１２３０６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記したような従来の矯正方法では、加熱炉を用いて矯正する方法であったため、金属製セパレータに適用する場合には数百度以上に加熱する必要があり、これによりセパレータの表面処理層が劣化し、耐腐食性が低下するおそれがあるという問題点があることから、このような問題点を解決することが従来の課題であった。

【0005】

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、セパレータの耐腐食性を損なうことなく、セパレータを目標形状に成形することができる燃料電池用セパレータの成形方法及び成形装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の燃料電池用セパレータの成形方法は、燃料電池用セパレータを目標形状に成形するに際し、セパレータを所定荷重で挟持する一対の板状部材と、板状部材に挟持されたセパレータを局所的に加熱可能な加熱手段を使用する。そして、成形方法は、セパレータを一対の板状部材で挟持した状態にし、これによりセパレータに生じたうねりの位置及び方向に応じて加熱手段でセパレータを局所的に加熱して、セパレータを目標形状に成形する構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

【0007】

また、本発明の燃料電池用セパレータの成形装置は、燃料電池用セパレータを目標形状に成形する装置である。そして、成形装置は、少なくとも一部が透明であり且つセパレータを所定荷重で挟持する一対の板状部材と、板状部材に挟持されたセパレータをレーザ照射により加熱する加熱手段と、加熱手段の少なくともレーザ照射部を駆動する走査手段を備えたことを特徴としている。

【0008】

なお、本発明の成形方法及び成形装置は、所定の素材からセパレータを成形するものではなく、プレス加工等の塑性加工により製造したセパレータを所定の目標形状に成形するものであって、成形のほか、矯正、整形若しくは修正等を行う方法及び装置としても良い。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係わる燃料電池用セパレータの成形方法及び成形装置によれば、セパレータの耐腐食性を損なうことなく、セパレータを目標形状に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】燃料電池を説明する分解状態の平面図である。

【図2】セパレータの成形装置を示す説明図（Ａ）、及びセパレータを挟持した板状部材の側面図（Ｂ）である。

【図3】セパレータの成形方法を説明するフローチャート（Ａ）、及び板状部材による挟持クリアランスと入熱量との関係を示すグラフ（Ｂ）である。

【図4】セパレータのうねり測定の工程を説明する各々斜視図（Ａ）〜（Ｅ）である。

【図5】セパレータの成形方法の一実施形態を説明する各々側面図（Ａ）〜（Ｃ）である。

【図6】セパレータの成形方法の他の実施形態を説明する平面及び側面の組合せ図（Ａ）〜（Ｄ）、接合前のアノード及びカソードの両セパレータを示す側面図（Ｅ）、接合後の両セパレータを示す側面図（Ｆ）である。

【図7】セパレータの成形方法のさらに他の実施形態を説明する平面及び側面の組合せ図（Ａ）〜（Ｃ）、接合前のアノード及びカソードの両セパレータを示す側面図（Ｄ）、接合後の両セパレータを示す側面図（Ｅ）である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面に基づいて、本発明の燃料電池用セパレータの成形方法及び成形装置の一実施形態を説明する。この実施形態の燃料電池は、例えば、複数枚積層して燃料電池スタックを構成し、電気自動車等の電源として用いられるものである。

【0012】

図１に示す燃料電池ＦＣは、周囲にフレーム５１を有する膜電極接合体１と、フレーム５１及び膜電極接合体１との間にアノード及びカソードのガス流路を形成する一対のセパレータ２，２を備えている。図示のフレーム５１及び両セパレータ２，２は、いずれもほぼ同等の縦横寸法を有する長方形状である。

【0013】

膜電極接合体１は、一般に、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly)と呼ばれるものであって、図示は省略したが、固体高分子から成る電解質層をアノード電極層とカソード電極層とで挟持した構造を有している。各電極層は、例えば、電解質層に接する電極触媒層と、その外側に配置したガス拡散層を夫々有している。

【0014】

フレーム５１は、その中央部に膜電極接合体１が配置されるようにして、樹脂成形（例えば射出成形）により同膜電極接合体１と一体化してある。また、フレーム５１は、短辺両側に、各々三個ずつのマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３，Ｈ４〜Ｈ６が配列してあり、各マニホールド穴群から膜電極接合体１に至る領域が整流用のディフューザ部Ｄであると共に、膜電極接合体１を配置した部分が発電領域である。

【0015】

さらに、フレーム５１のディフューザ部Ｄ、及びセパレータ２におけるディフューザ部Ｄに対応する領域には、円形状等の複数の突部５２が縦横に配列してある。これらの突部５２は、膜電極接合体１の経時変化などによって燃料電池ＦＣに厚さ方向の変位が生じた際に、相対向する部材に接触して反応用ガスの流通空間を維持するものである。

【0016】

各セパレータ２は、表裏反転形状を有する金属製の板部材であって、例えばステンレス製であり、プレス加工により製造される。このセパレータ２は、ガス流路を区画形成するだけでなく、導電性を有していて、燃料電池ＦＣ同士間の導電部材としても機能する。また、各セパレータ２は、両端部に、フレーム５１の各マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６と同等のマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６を有している。

【0017】

フレーム５１及びセパレータ２において、図１中で左側の各マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３は、上側から、アノードガス供給用（Ｈ１）、冷却流体排出用（Ｈ２）及びカソードガス排出用（Ｈ３）であり、積層方向に互いに連通して夫々の流路を形成する。また、図１中で右側に示す各マニホールド穴Ｈ４〜Ｈ６は、上側から、カソードガス供給用（Ｈ４）、冷却流体供給用（Ｈ５）及びアノードガス排出用（Ｈ６）であり、積層方向に互いに連通して夫々の流路を形成する。

【0018】

上記構成を備えた燃料電池ＦＣは、膜電極接合体１のアノード電極層にアノードガス（水素含有ガス）を供給すると共に、カソード電極層にカソードガス（酸素含有ガス・空気）を供給することにより、電気化学反応により発電をする。また、燃料電池ＦＣは、複数枚積層すると共に、その積層方向に所定荷重を付与した状態にして、燃料電池スタックを構成する。

【0019】

ところで、上記の燃料電池ＦＣを構成するセパレータ２は、先述したように金属製（ステンレス製）であって、プレス加工によりマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６などを含む所定形状に形成してあるので、不可避的に歪みが生じる場合がある。このようなセパレータ２をそのまま用いて燃料電池ＦＣを構成し、さらには燃料電池ＦＣを積層して燃料電池スタックを構成すると、セパレータ２がそれ自身の歪みによってうねりが生じた状態になり、これにより、電気的な接触抵抗が増大したりシール性が低下したりするおそれがある。このセパレータ２のうねりは、とくに、外周部分に顕著に現れる。

【0020】

そこで、燃料電池ＦＣの組み立て前に、セパレータ２の形状を予め修正しておくことが重要であり、このような状況において、本発明に係わる燃料電池用セパレータの成形方法及び成形装置が非常に有効なものとなる。

【0021】

図２は、本発明の燃料電池用セパレータの成形方法が適用可能な成形装置の一実施形態を説明する図である。
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す成形装置は、燃料電池用のセパレータ２を目標形状に成形する装置であって、セパレータ２を所定荷重で挟持する一対の板状部材１１，１１と、板状部材１１に挟持されたセパレータ２を局所的に加熱する加熱手段１２と、加熱手段１２と連動する走査手段１３を備えている。なお、図示の成形装置は、板状部材１１や各手段１２，１３を配置するための立体的なフレーム１０を備えている。

【0022】

この実施形態の加熱手段１２は、両板状部材１１に挟持されたセパレータ２をレーザ光（レーザビーム）の照射により局所的に加熱するものである。このため、板状部材１１は、レーザ光を透過させるために少なくとも一部を透明にする。また、走査手段１３は、セパレータ２上にレーザ光を走査するものである。

【0023】

さらに、成形装置は、一対の板状部材１１，１１で挟持されたセパレータ２に生じたうねりの位置、方向及び大きさを測定するうねり測定装置１４と、加熱手段１２及び走査手段１３を制御する駆動制御手段１５を備えている。駆動制御手段１５は、うねり測定装置１４の測定データ及びセパレータ２の目標形状データに基づいて、加熱手段１２による加熱位置、加熱方向及び熱量（加熱時間）を決定し、加熱手段１２及び走査手段１３を制御する。

【0024】

両板状部材１１は、例えば透明なガラス板である。両板状部材１１は、図示しないスペーサとともにセパレータ２を表裏から挟んだ状態にして、その両側に角棒状の錘１６，１６を載置することでセパレータ２に一定の圧力を付与する。この圧力は、燃料電池ＦＣを積層して成る燃料電池スタックにおいて、その積層方向に作用する力と同等である。つまり、板状部材１１は、燃料電池スタック中におけるセパレータ２の状態を作り出すものである。

【0025】

セパレータ２は、先述の如くプレス加工による歪みを有しているので、両板状部材１１で挟持して燃料電池スタック中の状態と同等にすると、図２（Ｂ）に示すように、それ自身の歪みによりうねりが生じた状態になる。このようにした両板状部材１１及びセパレータ２は、フレーム１０において、主面が上下を向くように水平に保持される。

【0026】

加熱手段１２は、レーザ発振機１２Ａと、レーザ光照射部１２Ｂと、これらを接続する光伝送経路としての光ファイバ１２Ｃを備えている。この実施形態の加熱手段１２は、レーザ光の送光系統を二つ有し、フレーム１０において、板状部材１１に挟持されたセパレータ２の一方側及び他方側の両面側（図２中で上下面側）に、レーザ光照射部１２Ｂ及び走査手段１３を夫々配置している。なお、加熱手段１２によるセパレータ２の具体的な成形工程は、後記する成形方法において説明する。

【0027】

走査手段１３は、フレーム１０において、レーザ光照射部１２Ｂを水平面で直交する二軸方向に移動させて、セパレータ２上にレーザ光を走査する。このほか、走査手段１３は、首振り運動可能に設けたレーザ光照射部１２Ｂを回動させて、レーザ光を走査するものであっても良い。

【0028】

うねり測定装置１４は、例えば非接触式の距離測定器であり、セパレータ２を挟持した板状部材１１の上側に、水平面で直交する二軸方向に移動可能な測定子１４Ａを配置した構成である。なお、図２においては、うねり測定装置１４とフレーム１０とを別の位置に示したが、フレーム１０にうねり測定装置１４を配置して、測定と成形を連続的に行うようにすることも当然可能である。

【0029】

うねり測定装置１４は、先述の如く、セパレータ２の外周部分でうねりが顕著に現れることから、板状部材１１で挟持したセパレータ２の外周に対して、所定間隔で距離を測定し、うねりの位置、方向及び大きさを測定する。この際、うねりの位置は、セパレータ２の外周上の位置であり、また、方向及び大きさは、基準面に対する上下方向（表裏方向）、及び基準面との差の大きさである。なお、うねり測定装置１４による具体的な測定工程は、後記する成形方法において説明する。

【0030】

駆動制御手段１５は、例えばコンピュータであって、うねり測定装置１４の測定データを入力し、この測定データやセパレータ２の目標形状データに基づいて、加熱手段１２による加熱位置、加熱方向及び熱量（加熱時間）を決定する。より具体的には、測定データと目標形状データとの差に基づいて、加熱位置、加熱方向及び熱量を決定する。

【0031】

そして、駆動制御手段１５は、セパレータ２の表裏の所定位置に対して、所定の熱量（加熱時間）でレーザ光が照射されるように、加熱手段１２及び走査手段１３を制御する。これにより、セパレータ２は、目標形状に近づくように成形される。

【0032】

次に、図３〜図５に基づいて、上記の成形装置を用いた成形方法について説明する。
この実施形態における燃料電池用セパレータ２の成形方法は、開始（Ｓｔａｒｔ）すると、図３中のステップＳ１においてセパレータ２のセットを確認し、ステップＳ２においてうねり測定を行う。

【0033】

具体的には、図４（Ａ）に示すように、一対の板状部材１１，１１のうちの一方の板状部材１１の両側に棒状のスペーサ１７，１７を配置し、続いて、図４（Ｂ）に示すように、両スペーサ１７の間にセパレータ２を配置する。スペーサ１７は、セパレータ２と同等の厚さ寸法を有している。

【0034】

次に、図４（Ｃ）に示すように、スペーサ１７及びセパレータ２の上側に他方の板状部材１１を配置し、続いて、図４（Ｄ）に示すように、他方の板状部材１１の両側に角棒状の錘１６，１６を載置する。これにより、セパレータ２は、燃料電池スタック中の状態と同等の状態になり、それ自身が有する歪みによって外周部分にうねり（山部及び谷部）が生じる。

【0035】

その後、図４（Ｅ）に示すように、うねり測定装置１４により、セパレータ２の外周部のうねりの位置、方向及び大きさを測定する。この測定データは、駆動制御装置１５に入力され、駆動制御装置１５において、図３中のステップＳ３で形状評価を行う。このステップＳ３では、予め設定したセパレータ２の目標形状データと、うねり測定装置１４の測定データとを比較し、双方の差が許容範囲内である場合（ＯＫ）には、そのまま処理を終了（Ｅｎｄ）する。

【0036】

また、ステップＳ３において、目標形状データと測定データとの差が許容範囲を超えている場合（ＮＧ）には、ステップＳ４において、図３（Ｂ）に示す入熱マップに基づいて入熱パターンを決定する。すなわち、駆動制御装置１５において、加熱手段１２による加熱位置、加熱方向及び熱量（加熱時間）を決定する。

【0037】

その後、成形方法では、ステップＳ５において成形加工を行う。すなわち、加熱手段１２及び走査手段１３を制御し、セパレータ２の表裏面（上下面）の目標の位置に対して、レーザ光を設定した時間照射し、目標形状に近づくようにセパレータ２を成形する。

【0038】

この実施形態では、図２（Ｂ）及び図５（Ａ）に示すように、板状部材１１で挟持したセパレータ２において、中央が下方へ湾曲すると共に、その両側が上方へ湾曲するうねりが生じており、これに対して、セパレータ２の目標形状が、全体的に上方へ緩やかに湾曲している形状である場合を説明する。なお、図５（Ａ）中の符号ａは、両板状部材１１間のクリアランスである。

【0039】

上記のうねりを有するセパレータ２に対しては、図５（Ｂ）に示すように、うねりの山部に対して、上下のレーザ光照射部１２Ｂからレーザ光を照射して局所的に加熱する。つまり、図５（Ｂ）中に矢印Ｌで示すように、下側のレーザ光照射部１２Ｂから、セパレータ２の中央にレーザ光を照射すると共に、上側のレーザ光照射部１２Ｂから、その両側の二カ所にレーザ光を順次照射する。いわゆるレーザフォーミングを行う。この際、加熱手段１２により加熱する部分、すなわちレーザ光を照射する部分は、セパレータ２の外周部分である。

【0040】

上記のようにセパレータ２の目標位置にレーザ光を照射すると、照射された片面側が局所的に加熱されて膨張する。しかし、その裏面側では温度が充分に上がらないので、照射部分が冷却されて収縮すると、これに伴って、レーザ光の照射部分が内側となるように曲がって変形する。要するに、セパレータ２は、レーザ光を照射した側に曲がる。

【0041】

このようにして、セパレータ２は、図５（Ｃ）に示すように、全体的に上方へ緩やかに湾曲している目標形状に成形されることとなる。その後、成形方法は、より望ましくは、ステップＳ２に移行してうねりを再度測定し、ステップＳ３においてセパレータ２の形状評価を行う。この際、成形されたセパレータ２は、その殆どが許容範囲内（ＯＫ）と判断される。

【0042】

上記実施形態における燃料電池用セパレータの成形方法によれば、セパレータ２を所定荷重で挟持する一対の板状部材１１と、板状部材１１に挟持されたセパレータ２を局所的に加熱可能な加熱手段１２を用い、セパレータ２を一対の板状部材１１で挟持した状態にし、これによりセパレータ２に生じたうねりの位置及び方向に応じて加熱手段１２でセパレータ１２を局所的に加熱して、セパレータ１２を目標形状に成形することから、セパレータ（金属製セパレータ）２の表面処理層を劣化させる心配がなく、セパレータ２の耐腐食性を損なわずに目標形状に成形することができる。

【0043】

また、上記実施形態における燃料電池用セパレータの成形装置によれば、少なくとも一部が透明であり且つセパレータ２を所定荷重で挟持する一対の板状部材１１と、板状部材１１に挟持されたセパレータ２をレーザ光の照射により加熱する加熱手段１２と、セパレータ２上にレーザ光を走査する走査手段１３を備えたことから、セパレータ（金属製セパレータ）２の耐腐食性を損なうことなく、セパレータ２を目標形状に成形することができる。

【0044】

さらに、上記の燃料電池用セパレータの成形方法及び成形装置によれば、セパレータ２のうねりを解消し且つ残留応力を持たせて剛性を高めることができ、しかも、このセパレータ２を含む燃料電池ＦＣを積層して燃料電池スタックを構成した際にも、うねりを起因とする燃料電池ＦＣ同士の間の接触抵抗の増大やシール性の低下を解消することが可能である。なお、この実施形態で説明したように、セパレータ２の目標形状を湾曲形状（図５Ｃ参照）にすれば、成形後に付与される残留応力がより顕著なものとなる。

【0045】

さらに、上記の燃料電池用セパレータの成形方法によれば、セパレータ２を一対の板状部材１１で挟持した状態にし、これによりセパレータ２に生じたうねりの位置、方向及び大きさを測定し、その測定結果及びセパレータ２の目標形状に基づいて加熱手段１２による加熱位置、加熱方向及び熱量を決定するので、セパレータ２が目標形状となるように正確に成形し得ると共に、成形条件を選択してセパレータ２の剛性をコントロールすることも可能である。

【0046】

さらに、上記の燃料電池用セパレータの成形装置によれば、一対の板状部材１１で挟持されたセパレータ２に生じたうねりの位置、方向及び大きさを測定するうねり測定装置１４と、うねり測定装置１４の測定データ及びセパレータ２の目標形状データに基づいて加熱手段１２による加熱位置、加熱方向及び熱量を決定するとともに加熱手段１２及び走査手段１３を制御する駆動制御手段１５を備えたことから、セパレータ２が目標形状となるように正確に成形し得ると共に、成形条件を選択することでセパレータ２の剛性をコントロールすることが可能である。

【0047】

さらに、上記の燃料電池用セパレータの成形方法によれば、セパレータ２の外周部分を加熱手段１２で加熱するようにしたので、とくにうねりが大きい外周部分を成形してセパレータ２の剛性を向上させることができる。

【0048】

さらに、上記の燃料電池用セパレータの成形装置によれば、板状部材１１に挟持されたセパレータ２の一方側及び他方側の両面側に、加熱手段１２のレーザ光照射部１２Ｂ及び走査手段１３を夫々配置したことから、セパレータ２の両面側からの加熱成形を同時に行うことができ、成形作業の時間短縮や作業効率の向上を実現することができる。

【0049】

図６及び図７は、いずれも本発明に係わる燃料電池用セパレータの成形方法の他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、図６及び図７では、セパレータ２のみを示しているが、これらのセパレータ２は、先述した図５に示すように板状部材（１１）に挟持されている。

【0050】

図６に示す成形方法は、燃料電池の積層時に隣接する両セパレータ２Ａ，２Ｂに対して、双方が互いに線対称形状となるように少なくとも一方のセパレータを成形する。この実施形態では、両方のセパレータ２Ａ，２Ｂを成形する場合を例示している。このとき、両セパレータ２Ａ，２Ｂは、通常、一方の燃料電池のアノード側セパレータ（２Ａ）と、他方の燃料電池のカソード側セパレータ（２Ｂ）であるが、これに限定されるものではない。

【0051】

図６に示す実施形態において、図６（Ａ）に示すアノード側セパレータ２Ａは、先の実施形態と同様に、中央が下方へ湾曲すると共に、その両側が上方へ湾曲するうねりが生じている。他方、図６（Ｃ）に示すカソード側セパレータ２Ｂは、図中の左半分が下方へ湾曲すると共に、右半分が上方へ湾曲するうねりが生じている。また、この実施形態では、全体的に緩やかに湾曲した形状を目標形状としている。

【0052】

そして、アノード側セパレータ２Ａは、図６（Ｂ）に示すように、表面及び裏面の夫々に対して、山部の頂部（符号Ａで示す）にレーザ光を照射することで、全体的に上方へ緩やかに湾曲している形状（目標形状）に成形される。

【0053】

これに対して、カソード側セパレータ２Ｂは、図６（Ｄ）に示すように、同じく表面及び裏面の夫々に対して、山部の頂部（符号Ａで示す）にレーザ光を照射することで、アノード側セパレータ２Ａとは逆に、全体的に下方へ緩やかに湾曲している形状（目標形状）に成形される。

【0054】

これにより、アノード側及びカソード側のセパレータ２Ａ，２Ｂは、図６（Ｅ）に示すように、互いに線対称形状となり、燃料電池スタックにおいては、図６（Ｆ）に示すように、シール材を介して接合され、双方の間に冷却流体の流路を形成する。

【0055】

上記実施形態の成形方法によれば、先の実施形態と同様の効果を得ることができるうえに、セパレータ２Ａ，２Ｂのうねりを解消し且つ残留応力を持たせることができるので、両セパレータ２Ａ，２Ｂを接合した状態では、シール材の反力に対するセパレータの変形が減少するので、シール部分のロバスト性向上に貢献することができる。

【0056】

図７に示す成形方法は、燃料電池の積層時に隣接する両セパレータ２Ａ，２Ｂに対して、双方が互いに線対称形状となるように少なくとも一方のセパレータを成形するのであるが、この実施形態では、アノード側セパレータ２Ａのみを成形する場合を例示している。

【0057】

図７に示す実施形態において、図７（Ａ）に示すアノード側セパレータ２Ａは、先の実施形態と同様に、中央が下方へ湾曲すると共に、その両側が上方へ湾曲するうねりが生じている。他方、図７（Ｃ）に示すカソード側セパレータ２Ｂは、図中の左半分が下方へ湾曲すると共に、右半分が上方へ湾曲するうねりが生じている。また、この実施形態では、カソード側セパレータ２Ｂの線対称形状を目標形状としている。

【0058】

この実施形態では、アノード側セパレータ２Ａは、図７（Ｂ）に示すように、表面及び裏面の夫々に対して、山部の頂部（符号Ａで示す）にレーザ光を照射することで、カソード側セパレータ２Ｂとは逆に、図中の左半分が上方へ湾曲すると共に、右半分が下方へ湾曲している形状（目標形状）に成形される。

【0059】

これにより、アノード側及びカソード側のセパレータ２Ａ，２Ｂは、図７（Ｄ）に示すように、互いに線対称形状となり、燃料電池スタックにおいては、図６（Ｅ）に示すように、シール材を介して接合され、双方の間に冷却流体の流路を形成する。

【0060】

上記実施形態の成形方法によっても、先の実施形態と同様に、セパレータ２Ａ，２Ｂのうねりを解消し且つ残留応力を持たせることができるので、両セパレータ２Ａ，２Ｂを接合した状態では、シール材の反力に対するセパレータの変形が減少するので、シール部分のロバスト性向上に貢献することができる。

【0061】

図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示す各セパレータ２Ａは、いずれも同形状のうねりを有している。本発明の成形方法では、これらに対して、加熱手段１２による加熱位置、加熱方向、及び熱量（加熱時間）を選択することにより、図６（Ｂ）に示す如く全体的に緩やかに湾曲した形状に成形したり、図７（Ｂ）に示す如く左右で異なる方向に湾曲した形状に成形したりすることができる。また、同様に加熱条件を選択することで、図６（Ｃ）及び（Ｄ）に示す如く左右で異なる方向に湾曲した形状を、全体的に緩やかに湾曲した形状に成形することもできる。

【0062】

さらに、本発明の燃料電池用セパレータの成形方法では、図１に示すように、セパレータ２が、燃料電池ＦＣの電圧をモニターするための端子１８を有している場合、加熱手段１２により加熱する部分が、セパレータ２の端子１８の部分であるものとすることができる。

【0063】

この場合には、セパレータ２の端子１８の部分の曲がりを修正することができるので、燃料電池ＦＣを構成し、さらに、燃料電池スタックを構成した際に、各端子１８が正確に揃えられ、コネクタの取付け性が向上するなどの効果がある。

【0064】

本発明に係わる燃料電池用セパレータの成形方法及び成形装置は、その構成が上記各実施形態のみ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で構成の細部等を
適宜変更することが可能である。例えば、図５〜図７に示す各実施形態では、セパレータの目標形状を湾曲形状にして、より充分な残留応力を持たせたものとしているが、セパレータの目標形状は平坦であっても良い。

【符号の説明】

【0065】

ＦＣ 燃料電池
２ セパレータ
２Ａ アノード側セパレータ
２Ｂ カソード側セパレータ
１１ 板状部材
１２ 加熱手段
１２Ａ レーザ発振機
１２Ｂ レーザ光照射部
１３ 走査手段
１４ うねり測定装置
１５ 駆動制御手段
１８ 電圧モニター用の端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】