專利名稱：氣體流路形成部件、制造氣體流路形成部件的方法及氣體流路形成部件的成形裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種布置在燃料電池的發(fā)電單元(單格電池)中的氣體擴散層和隔 板(隔離器)之間的氣體流路形成部件、用于制造所述氣體流路形成部件的方法、用于制造 所述氣體流路形成部件的成形裝置、用于包括所述氣體流路形成部件的燃料電池的發(fā)電單 元、和用于制造用于所述燃料電池的發(fā)電單元的方法。
背景技術：
傳統(tǒng)上已提出了一種在專利文獻1中公開的聚合物電解質(zhì)燃料電池。這種燃料電 池是由通過將發(fā)電單元堆疊起來所形成的燃料電池組構造而成的。每個發(fā)電單元都包括具 有電解質(zhì)膜、陽極電極層和陰極電極層的膜電極組件。陽極電極層形成在電解質(zhì)膜的第一 表面上，陰極電極層安置在電解質(zhì)膜的第二表面上。燃料氣體如氫氣和氧化劑氣體如空氣 經(jīng)氣體流路形成部件(集電體)供給到陽極電極層和陰極電極層。這在膜電極組件中引發(fā) 電極反應，由此發(fā)電。所發(fā)出的電力經(jīng)集電體和板狀隔板輸出到外部。氣體流路形成部件必須能夠將燃料氣體和氧化劑氣體兩者有效地供給到陽極電 極層和陰極電極層。根據(jù)在專利文獻1中公開的構型，氣體流路形成部件由形成為金屬板 的金屬板網(wǎng)(lath)構成。在金屬板網(wǎng)中形成有多個具有預定形狀的小通孔。另外，通過將 厚度約為0. Imm的不銹鋼板加工成金屬板網(wǎng)，在金屬板網(wǎng)中以網(wǎng)目狀的方式形成大致六角 形的通孔。各自形成六角形通孔的環(huán)形部(條片(strand))以相互交迭的狀態(tài)連接在一起。 因此，金屬板網(wǎng)具有階梯狀截面。在發(fā)電單元中，在各電極層的表面和氣體流路形成部件之間布置有由導電纖維形 成的碳紙板片。碳紙板片使燃料氣體和氧化劑氣體有效地擴散到相應的電極層。當通過堆 疊多個發(fā)電單元來構成燃料電池組時，布置在各發(fā)電單元的上部和下部的兩個隔板移動得 彼此更加接近，以便在碳紙板片和氣體流路形成部件之間產(chǎn)生電接觸。圖49示出了傳統(tǒng)的 氣體流路形成部件1021，其布置在與陽極電極層17接合的碳紙板片19和隔板23之間。在 該狀態(tài)下，當隔板23被向下擠壓時，如圖50所示，氣體流路形成部件1021的接觸部1028 被牢牢地壓靠在碳紙板片19上并咬入碳紙板片19中。因此，接觸部1028可能切斷碳紙板片19的一部分，由此使碳紙板片19作為氣體 擴散層的功能變差。另外，氣體擴散層的一部分可能進入氣體流路形成部件1021中的燃料 氣體流路，從而減小燃料氣體流路的有效面積。這會增大燃料氣體的壓力損失，從而減少燃 料氣體的供給量并降低發(fā)電效率。此外，被切斷的碳纖維可能由燃料氣體夾帶并附著在氣 體流路形成部件中的狹窄氣體流路的壁上，從而堵塞通路。這會阻礙燃料氣體的流動并降 低發(fā)電效率。另外，接觸部1028咬入碳紙板片19中的量在各發(fā)電單元間變化。這使得發(fā) 電電壓不穩(wěn)定。氣體流路形成部件1021具有布置在接觸部1029的相對側的接觸部1030。接觸部 1030的角部與隔板23接觸，從而損害隔板23。此外，在這種情況下，難以確保在氣體流路形成部件1021和隔板23之間通電所需的接觸表面積。這會妨礙電流從氣體流路形成部件 1021供給到隔板23，從而降低發(fā)電效率。為了解決上述問題，采用了圖40所示的金屬板網(wǎng)成形裝置。參照圖40，該金屬板 網(wǎng)成形裝置包括具有單個剪切刃(剪切邊緣)333b的第一剪切模333、和第二剪切模334， 第二剪切模334布置在第一剪切模333上方并具有交替布置的凹部334b和凸部334a。當 使用該裝置使金屬板網(wǎng)成形時，通過第二剪切模334的單個下降和上升循環(huán)，凹部334b和 凸部334a以交替方式分別形成上半環(huán)形部和下半環(huán)形部。在這種情況下，由凸部334a形 成的下半環(huán)形部向下變形而使由凹部334b形成的上半環(huán)形部向下傾斜下彎。如圖51所 示，每個這種下彎部都形成彎曲平表面部1029。彎曲平表面部1029用作氣體流路形成部件 1021的接觸部1029并與氣體擴散層1019保持面接觸。這樣，解決了上述由接觸部1029的 咬入帶來的問題。但是，由于形成了彎曲平表面部1029a，氣體流路形成部件1021的厚度T 減小。這會減小氣體流路的有效面積并降低發(fā)電效率?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利特開2007-87768號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題因此，本發(fā)明的目的涉及一種能夠防止氣體流路形成部件的接觸部咬入氣體擴散 層中并由此提高燃料電池的發(fā)電效率的氣體流路形成部件、用于制造所述氣體流路形成部 件的方法、用于制造所述氣體流路形成部件的成形裝置、用于包括所述氣體流路形成部件 的燃料電池的發(fā)電單元、和用于制造用于所述燃料電池的發(fā)電單元的方法。解決問題的手段為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用在燃料電池的發(fā)電 單元中的氣體流路形成部件。所述發(fā)電單元包括在電極結構的電極層中形成的氣體擴散 層、和用于使相鄰的發(fā)電單元彼此隔離的隔板。所述氣體流路形成部件布置在所述氣體擴 散層和所述隔板之間并且具有氣體流路。所述發(fā)電單元構造成通過經(jīng)所述氣體流路向所述 電極層供給燃料氣體或氧化劑氣體而在所述電極層中引發(fā)的電極反應來發(fā)電。所述氣體流 路形成部件由利用金屬薄板形成的金屬板網(wǎng)構成。在所述金屬板網(wǎng)中以網(wǎng)目狀的方式形成 有多個通孔。所述氣體流路形成部件具有形成所述通孔的多個環(huán)形部。所述環(huán)形部各自都 包括位于所述環(huán)形部和所述氣體擴散層之間的接觸部中的平表面部。在該構型中，在所述氣體流路形成部件的形成所述通孔的各個環(huán)形部和所述氣體 擴散層如碳紙板片之間的接觸部中形成有所述平表面部。由此所述接觸部與所述氣體擴散 層保持面接觸。這可防止所述接觸部咬入所述氣體擴散層中，由此防止所述氣體擴散層受 損。因此，不會有所述氣體擴散層的碎片進入所述氣體流路形成部件的氣體流路中。這可 防止所述氣體流路的有效面積減小。上述氣體流路形成部件優(yōu)選地包括位于所述氣體流路形成部件和所述隔板之間 的接觸部中的平表面部。在上述氣體流路形成部件中，所述通孔和所述環(huán)形部優(yōu)選地各自都形成為具有六角形截面，并且各個接觸部優(yōu)選地設置在與所述六角形的一個側邊對應的位置。為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于制造用在燃料電 池的發(fā)電單元中的氣體流路形成部件的方法。所述發(fā)電單元包括在電極結構的電極層中形 成的氣體擴散層、和用于使相鄰的發(fā)電單元彼此隔離的隔板。所述氣體流路形成部件布置 在所述氣體擴散層和所述隔板之間并且具有氣體流路。所述發(fā)電單元構造成通過經(jīng)所述氣 體流路向所述電極層供給燃料氣體或氧化劑氣體而在所述電極層中引發(fā)的電極反應來發(fā) 電。用于制造所述氣體流路形成部件的所述方法包括通過在金屬薄板中以網(wǎng)目狀的方式 形成多個通孔來制造金屬板網(wǎng)的第一步驟；和在所述第一步驟之后、在形成所述金屬板網(wǎng) 的所述通孔的各個環(huán)形部和所述氣體擴散層之間的接觸部中形成平表面部的第二步驟。在用于制造氣體流路形成部件的上述方法中，優(yōu)選地，在所述第二步驟中，通過在 一對輥之間布置和壓縮在所述第一步驟中獲得的金屬板網(wǎng)以使所述接觸部發(fā)生塑性變形， 來形成所述平表面部。在用于制造氣體流路形成部件的上述方法中，優(yōu)選地，通過在制造所述金屬板網(wǎng) 的所述第一步驟時利用固定切斷模和可動切斷模使所述接觸部在所述金屬板網(wǎng)的厚度方 向上發(fā)生塑性變形，來進行所述第二步驟中所述平表面部的形成。為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于制造氣體流路形 成部件的成形裝置。所述成形裝置包括具有以預定的節(jié)距(Pitch)交替布置的第一凹部和 第一凸部的固定切斷模、和具有以預定的節(jié)距布置的第二凸部和第二凹部的可動切斷模。 所述第二凸部與所述第一凹部接合。所述第二凹部與所述固定切斷模的所述第一凸部接 合。所述可動切斷模能夠沿所述金屬薄板的厚度方向和寬度方向往復運動。通過借由所述 固定切斷模的第一凹部和第一凸部與所述可動切斷模的第二凸部和第二凹部之間的接合 在所述金屬薄板中以預定的節(jié)距形成多個切口并使所述金屬薄板彎曲和拉伸，在所述金屬 薄板中形成有限定了通孔的多個環(huán)形部。在所述固定切斷模的各個第一凸部的上表面中形 成有傾斜表面。所述傾斜表面朝所述金屬薄板的進給方向的下游側向下傾斜。為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于制造氣體流路形 成部件的成形裝置。所述成形裝置包括具有以預定的節(jié)距交替布置的第一凹部和第一凸部 的固定切斷模、和具有以預定的節(jié)距布置的第二凸部和第二凹部的可動切斷模。所述第二 凸部與所述第一凹部接合。所述第二凹部與所述固定切斷模的所述第一凸部接合。所述可 動切斷模能夠沿所述金屬薄板的厚度方向和寬度方向往復運動。通過借由所述固定切斷模 的第一凹部和第一凸部與所述可動切斷模的第二凸部和第二凹部之間的接合在所述金屬 薄板中以預定的節(jié)距形成多個切口并使所述金屬薄板彎曲和拉伸，在所述金屬薄板中形成 有限定了通孔的多個環(huán)形部。在所述可動切斷模的各個第二凸部的下表面中形成有傾斜表 面。所述傾斜表面朝與所述金屬薄板的進給方向相反的上游方向向上傾斜。在上述成形裝置中，所述固定切斷?；蛩隹蓜忧袛嗄?yōu)選地使各個環(huán)形部的處 于所述環(huán)形部與所述燃料電池的氣體擴散層的接觸部的相對兩側的兩個側部朝相應通孔 的中心彎曲。為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了 一種氣體流路形成部件， 其包括在電極結構的電極層中形成的氣體擴散層、和布置在所述氣體擴散層和隔板之間以 供給燃料氣體或氧化劑氣體的氣體流路。所述氣體流路形成部件構造成通過經(jīng)所述氣體流路向所述電極層供給燃料氣體或氧化劑氣體而在所述電極層中引發(fā)的電極反應來發(fā)電。所 述氣體流路形成部件由通過在金屬薄板中以網(wǎng)目狀的方式形成多個環(huán)形部而構造成的金 屬板網(wǎng)形成。各個環(huán)形部都具有通孔。在各個環(huán)形部的與所述氣體擴散層的表面接觸的第 一接觸部中形成有第一平表面部。在各個環(huán)形部的與所述隔板的背面接觸的第二接觸部中 形成有第二平表面部。所述第一平表面部在所述氣體流路的方向上的寬度被設定成大于所 述第二平表面部在所述氣體流路的方向上的寬度。在該構型中，在所述氣體流路形成部件中形成有形成所述通孔的環(huán)形部。通過擠 壓，在各個環(huán)形部的外周內(nèi)的與所述氣體擴散層如碳紙板片接觸的第一接觸部中形成有所 述第一平表面部。由此所述第一平表面部與所述氣體擴散層的相應表面保持面接觸。這可 防止所述第一接觸部咬入所述氣體擴散層中，從而防止所述氣體擴散層受損。因此，可防止 所述氣體流路的有效面積因所述氣體擴散層的碎片進入所述氣體流路形成部件的氣體流 路中而減小。通過擠壓，在各個環(huán)形部的外周內(nèi)的與所述隔板接觸的第二接觸部中形成有所述 第二平表面部。由此所述第二平表面部與所述隔板的背面保持面接觸，從而可防止所述隔 板受損并確保所述氣體流路形成部件和所述隔板之間的必要通電表面積。這可減小由發(fā)電 產(chǎn)生的電阻并提高發(fā)電效率。所述第一平表面部的寬度被設定為較大值以便防止所述第一平表面部咬入所述 氣體擴散層中。所述第二平表面部的寬度被設定得比所述第一平表面部的寬度小到如此程 度，使得可防止所述隔板受損并在所述第二平表面部和所述隔板之間確保必要的通電表面 積。這可保持所述氣體流路形成部件的適當厚度并確保所述氣體流路形成部件中所述氣體 流路的有效面積。如果所述第二平表面部的寬度等于所述第一平表面部的寬度，則在擠壓 出所述第一和第二平表面部時所述氣體流路形成部件會被過度壓縮。這會減小所述氣體流 路形成部件的厚度并減小所述氣體流路的尺寸。如上，所述氣體流路形成部件優(yōu)選地構造成形成有使所述環(huán)形部連接的連結板 部；在各個環(huán)形部中布置有面向所述氣體擴散層的第一半環(huán)形部；所述第一半環(huán)形部包括 連接到相應的連結板部的一對第一側板部、與所述第一側板部的端部一體連結的一對第一 傾斜板部、和以使所述第一傾斜板部彼此連接的方式與所述第一傾斜板部一體連結的第一 平板部，所述第一平板部包括與所述氣體擴散層接觸的第一接觸部，所述第一平表面部形 成在所述第一接觸部中；在各個環(huán)形部中形成有面向所述隔板的第二半環(huán)形部；并且所述 第二半環(huán)形部包括與相應的連結板部一體連結的一對第二傾斜板部、與所述第二傾斜板部 的端部一體連結的一對平行的第二側板部、和以使所述第二側板部彼此連接的方式與所述 第二側板部一體連結的第二平板部，所述第二平板部具有與所述隔板接觸的第二接觸部， 所述第二平表面部形成在所述第二接觸部中。為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種用于制造氣體流路形 成部件的方法。所述方法包括利用第一剪切模和第二剪切模在所述金屬薄板的端部的多 個位置交替地形成面向所述氣體擴散層的第一半環(huán)形部和面向所述隔板的第二半環(huán)形部 的第一步驟，其中所述第一剪切模具有以預定的節(jié)距交替布置的多個第一凹部和多個第一 凸部，所述第二剪切模具有以預定的節(jié)距交替布置在多個位置的第二凸部和第二凹部，所 述第二凸部對應于所述第一凹部且所述第二凹部對應于所述第一凸部；通過使所述金屬薄板移動預定量并使所述第一剪切模和所述第二剪切模在與所述金屬薄板的進給方向垂直 的方向上偏移而在所述金屬薄板的多個位置交替地形成所述第一半環(huán)形部和所述第二半 環(huán)形部的第二步驟；通過與所述第一步驟類似的步驟和與所述第二步驟類似的步驟的交替 重復、利用沿所述金屬薄板的進給方向鄰接布置的所述第一半環(huán)形部和相應的第二半環(huán)形 部在所述金屬薄板中以網(wǎng)目狀的方式形成各自都具有通孔的多個環(huán)形部而獲得金屬板網(wǎng) 的第三步驟；和通過在所述第三步驟之后同時擠壓所述金屬板網(wǎng)的兩個表面而在各個第一 半環(huán)形部的第一接觸部中形成第一平表面部以及在各個第二半環(huán)形部的第二接觸部中形 成第二平表面部的第四步驟，所述第一平表面部在所述氣體流路的方向上的寬度被設定成 小于所述第二平表面部在所述氣體流路的方向上的寬度。為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種用在用于制造氣體流 路形成部件的方法中的成形裝置。所述裝置包括第一剪切模、第二剪切模和壓機，所述壓機 沿包括環(huán)形部的金屬板網(wǎng)的厚度方向擠壓所述金屬板網(wǎng)。所述金屬板網(wǎng)是通過使所述第一 剪切模和所述第二剪切模分別在所述金屬薄板的厚度方向和與所述金屬薄板的進給方向 垂直的方向上往復運動、從而實現(xiàn)所述第一凹部和所述第二凸部之間以及所述第一凸部和 所述第二凹部之間的接合、并在以預定的節(jié)距在所述金屬薄板中形成多個切口之后使所述 金屬薄板彎曲和拉伸而形成的。所述第一凸部、所述第一凹部、所述第二凹部和所述第二凸 部以如此方式被成形為，使得各個第一半環(huán)形部在被擠壓時的變形量與相應的第二半環(huán)形 部在被擠壓時的變形量不同，以便擠壓所述半環(huán)形部。在上述成形裝置中，所述第一剪切模的各個第一凸部和所述第二剪切模的各個第 二凹部各自都具有用于使構成所述第一半環(huán)形部的一對第一側板成形的成形表面、用于使 連接到所述第一側板的一對第一傾斜板部成形的成形表面、和用于使以使所述第一傾斜板 部彼此連接的方式連接到所述第一傾斜板部的第一平板部成形的成形表面。另外，所述第 一剪切模的各個第一凹部和所述第二剪切模的各個第二凸部各自都具有用于使構成所述 第二半環(huán)形部的一對第二傾斜板部成形的成形表面、用于使連接到所述第一傾斜板部的一 對第二側板部成形的成形表面、和用于使以使所述第二側板部彼此連接的方式連接到所述 第二側板部的第二平板部成形的成形表面。為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種用于燃料電池的發(fā)電 單元。所述單元包括電極層、形成在所述電極層的表面上的氣體擴散層、面向所述氣體擴散 層的隔板、和布置在所述氣體擴散層和所述隔板之間并具有供燃料氣體或氧化劑氣體供給 到所述電極層的氣體流路的氣體流路形成部件。所述發(fā)電單元通過在所述電極層中引發(fā)的 電極反應來發(fā)電。所述氣體流路形成部件由利用金屬薄板形成的金屬板網(wǎng)構成。在所述氣 體流路形成部件中以網(wǎng)目狀的方式形成有多個環(huán)形部，所述多個環(huán)形部各自都具有帶有預 定形狀的通孔。在各個環(huán)形部中形成有與所述氣體擴散層的表面保持面接觸的彎曲平表面 部。在所述彎曲平表面部和使相應的環(huán)形部連接的連結板部之間形成有非彎曲平表面部。 所述彎曲平表面部和所述非彎曲平表面部利用金屬板網(wǎng)成形裝置在多個連續(xù)的步驟中形 成。根據(jù)本發(fā)明，在所述氣體流路形成部件的形成所述通孔的各個環(huán)形部的外周內(nèi)的 與所述氣體擴散層如碳紙板片接觸的接觸部中形成有所述彎曲平表面部。由此所述彎曲平 表面部與所述氣體擴散層的相應表面保持面接觸。這可防止所述接觸部咬入所述氣體擴散層中，由此防止所述氣體擴散層受損。因此，不會有受損的氣體擴散層的碎片進入所述氣體 流路形成部件內(nèi)的氣體流路中。由此可防止所述氣體流路的有效面積減小。根據(jù)本發(fā)明，所述彎曲平表面部和所述非彎曲平表面部通過兩個金屬板網(wǎng)加工循 環(huán)形成。因此，與通過單個金屬板網(wǎng)加工循環(huán)在各個環(huán)形部的位于環(huán)形部的寬度方向上的 整個范圍內(nèi)形成寬的彎曲平表面部的情況相比，彎曲平表面部所形成的寬度減小，并且因 此，所述氣體流路形成部件的厚度增大。結果，所述氣體流路的有效面積增大并且發(fā)電效率 提尚。在根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的發(fā)電單元中，各個環(huán)形部優(yōu)選地形成為五角形或 六角形。為了實現(xiàn)上述目的以及根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了 一種用于制造用于燃料電 池的發(fā)電單元的方法。所述方法包括第一步驟，所述第一步驟包括利用第一剪切模和第二 剪切模順次加工位于所述金屬薄板內(nèi)并在所述金屬薄板的進給方向上交替布置的多個第 一被加工部分和多個第二被加工部分，所述第一剪切模具有直線形的第一剪切刃，所述第 二剪切模具有以預定的間隔交替布置的多個凹部和多個凸部，在所述凸部中形成有第二剪 切刃，所述第二剪切刃與所述第一剪切刃協(xié)作以在所述金屬薄板中形成多個切口 ；以及在 已將所述金屬薄板的各個第一被加工部分移動到相對于所述第一剪切模和所述第二剪切 模的中間成形位置的狀態(tài)下，在所述第一被加工部分中形成各自都具有所述彎曲平表面部 的半環(huán)形部。所述方法還包括在所述第一步驟之后、在已將各個第一被加工部分移動到相 對于所述第一剪切模和所述第二剪切模的最終成形位置的狀態(tài)下、在所述第一被加工部分 中形成各自都具有所述非彎曲平表面部的半環(huán)形部的第二步驟；在所述第二步驟之后、在 已將所述金屬薄板中從所述金屬薄板的進給方向的上游側與相應的第一被加工部分鄰接 的各個第二被加工部分移動到相對于所述第一剪切模和所述第二剪切模的中間成形位置 的狀態(tài)下、通過使所述第二剪切模在與所述金屬薄板的進給方向垂直的方向上偏移而在所 述第二被加工部分中形成各自都具有所述彎曲平表面部的半環(huán)形部的第三步驟；在所述第 三步驟之后、在已將各個第二被加工部分進一步移動到相對于所述第一剪切模和所述第二 剪切模的最終成形位置的狀態(tài)下在所述第二被加工部分中形成各自都具有所述非彎曲平 表面部的半環(huán)形部的第四步驟；和通過交替地重復所述第一和第二步驟以及所述第三和第 四步驟在所述金屬薄板中以網(wǎng)目狀的方式形成所述環(huán)形部而使所述金屬板網(wǎng)成形的步驟。在根據(jù)本發(fā)明的用于制造用于燃料電池的發(fā)電單元的方法中，所述第二步驟和所 述第四步驟都優(yōu)選地執(zhí)行多次。


[圖1]圖1是示出由包括根據(jù)本發(fā)明的氣體流路形成部件的發(fā)電單元構成的燃料 電池組的縱剖視圖；[圖2]圖2是示出發(fā)電單元的分解透視圖；[圖3]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一氣體流路形成部件的一部分的透 視圖，以及局部剖視圖；[圖4]圖4是示出金屬板網(wǎng)加工裝置的剖視圖；[圖5]圖5是示出固定切斷模和可動切斷模的局部透視剖視6是示出固定切斷模和可動切斷模彼此接合的金屬板網(wǎng)加工裝置的局部圖7是示出金屬板網(wǎng)的一部分的平面圖； [圖8]圖8是沿圖7的線8-8截取的剖視圖； [圖9]圖9是示出平表面部形成之前的金屬板網(wǎng)的一部分的透視圖； [圖10]圖10是示出平表面部形成裝置的示意圖；圖11是示出碳紙板片、第一氣體流路形成部件和第一隔板堆疊在一起的
狀態(tài)的局部剖視圖
透視圖
成平表〖圖12是示出根據(jù)另一實施例的固定切斷模和可動切斷模的一部分的局部圖13是示出利用圖12所示的固定切斷模和可動切斷模在金屬板網(wǎng)中形 部的方法的剖視圖；圖14是示出碳紙板片、第一氣體流路形成部件和第一隔板堆疊在一起的
狀態(tài)的局部剖視圖 [圖 16] [圖 17] [圖 18] [圖 19] [圖 20]
的局部剖視圖[圖 21]圖21
[圖 22]圖22
[圖 23]圖23
[圖 24]圖24
[圖 25]圖25
[圖 26]圖26
[圖 27]圖27
[圖 28]圖28
[圖 29]圖29
[圖 30]圖30
[圖 31]圖31
[圖 32]圖32
[圖 33]圖33結構的放大剖視[圖34]圖34
[圖35]圖35
[圖36]圖36
[圖37]圖37
圖15是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的平表面部成形裝置的局部剖視圖 圖16是示出平表面部形成之前的金屬板網(wǎng)的剖視圖 圖17是示出平表面部形成之后的金屬板網(wǎng)的剖視圖 圖18是示出平表面部形成之前的金屬板網(wǎng)的剖視圖 圖19是示出平表面部形成之后的金屬板網(wǎng)的剖視圖 圖20(a)和20(b)都是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的金屬板網(wǎng)加工裝置
忝出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的固定切斷模的局部剖視圖； 忝出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的氣體流路形成部件的局部透視-剪切模和第二剪切模的局部透視圖
氣體擴散層、第一氣體流路形成部件和第一隔板的堆疊
；另一實施例的環(huán)形部的局部正視；本發(fā)明第三實施例的氣體流路形成部件的局部透視-氣體流路形成部件的一部分的正視-氣體流路形成部件的一部分的剖視12
[圖38]圖38是示出包括氣體擴散層、第一氣體流路形成部件和第一隔板的堆疊 結構的剖視圖；[圖39]圖39是示出用于金屬板網(wǎng)的金屬板網(wǎng)成形裝置的剖視圖；[圖40]圖40是示出第一剪切模的一部分和第二剪切模的一部分的透視圖；[圖41]圖41(a)和41 (b)是示出制造氣體流路形成部件的步驟的剖視側視圖和 正視圖；[圖42]圖42(a)和42 (b)是示出制造氣體流路形成部件的步驟的剖視側視圖和 正視圖；[圖43]圖43(a)和43 (b)是示出制造氣體流路形成部件的步驟的剖視側視圖和 正視圖；[圖44]圖44(a)和44(b)是示出制造氣體流路形成部件的步驟的剖視側視圖和 正視圖；[圖45]圖45(a)和45 (b)是示出制造氣體流路形成部件的步驟的剖視側視圖和 正視圖；[圖46]圖46(a)和46 (b)是示出制造氣體流路形成部件的步驟的剖視側視圖和 正視圖；[圖47]圖47(a)和47 (b)是示出制造氣體流路形成部件的步驟的剖視側視圖和 正視圖；[圖48]圖48(a)和48 (b)是示出制造氣體流路形成部件的步驟的剖視側視圖和 正視圖；[圖49]圖49是示出構成傳統(tǒng)的發(fā)電單元的碳紙板片、第一氣體流路形成部件和 第一隔板的堆疊狀態(tài)的剖視圖；[圖50]圖50是示出第一隔板壓靠在碳紙板片上的剖視圖；以及[圖51]圖51是示出傳統(tǒng)的發(fā)電單元的、包括氣體擴散層、第一氣體流路形成部件 和隔板的堆疊結構的剖視圖。
具體實施例方式(第一實施例)現(xiàn)在將參照圖1至21描述包括根據(jù)本發(fā)明的氣體流路形成部件的聚合物電解質(zhì) 燃料電池組11的實施例。如圖1和2所示，燃料電池組11是通過堆疊多個發(fā)電單元12而形成的。每個發(fā) 電單元12都包括第一框架13、第二框架14和用作電極結構的MEA(膜電極組件)15。第一 和第二框架13、14均由合成橡膠或合成樹脂形成并形成為矩形框架。第一框架13和第二 框架14分別具有燃料氣體流路空間Sl和氧化劑氣體流路空間S2。MEA 15布置在框架13、 14之間。每個發(fā)電單元12還具有接納在燃料氣體流路空間Sl內(nèi)的第一氣體流路形成部件 21和接納在氧化劑氣體流路空間S2內(nèi)的第二氣體流路形成部件22。第一和第二氣體流路 形成部件21、22兩者都由鈦形成。發(fā)電單元12還包括第一隔板23和第二隔板24。第一隔 板23與第一框架13的上表面和第一氣體流路形成部件21的上表面接合。第二隔板24與 第二框架14的下表面和第二氣體流路形成部件22的下表面接合。第一和第二隔板23、24兩者都由鈦形成并成形為平板。在圖2中，簡化了氣體流路形成部件21、22的形狀。在第一框架13的一對相對的邊緣內(nèi)形成有均由長形孔形成的氣體流路13a、13b。 在第二框架14的一對相對的邊緣內(nèi)形成有均由長形孔形成的氣體流路14a、14b。具體地， 氣體流路13a、13b形成在第一框架13的不與第二框架14的形成有氣體流路14a、14b的邊 緣對應的邊緣內(nèi)。MEA 15由電極膜16、陽極電極層17、陰極電極層18和各自均用作導電氣體擴散 層的碳紙板片19、20構成。陽極電極層17是通過將預定的催化劑堆疊在電極膜16的上表 面上而形成的。陰極電極層18是通過將預定的催化劑堆疊在電極膜16的下表面上而形成 的。碳紙板片19與陽極電極層17的相應表面接合，碳紙板片20與陰極電極層18的相應 表面接合。在第一隔板23的彼此垂直延伸的一對邊緣內(nèi)形成有氣體入口 23a。在第一隔板 23的彼此垂直延伸的另一對邊緣內(nèi)形成有氣體出口 23b。類似地，在第二隔板24的彼此垂 直延伸的一對邊緣內(nèi)形成有氣體入口 24a。在第二隔板24的彼此垂直延伸的另一對邊緣內(nèi) 形成有氣體出口 24b。如圖3所示，第一和第二氣體流路形成部件21、22均由厚度約為0. Imm的、成形為 板網(wǎng)25(下文中簡稱為金屬板網(wǎng))的鈦部件形成。在金屬板網(wǎng)25中以交錯的方式形成有 大致六角形的通孔26。形成通孔26的環(huán)形部27以相互交迭的狀態(tài)連接在一起。每個環(huán)形 部27都具有與碳紙板片19、20接觸的第一接觸部28和與第一或第二隔板23、24的內(nèi)表面 接觸的第二接觸部29。在第一接觸部28和第二接觸部29中分別形成有第一平表面部28a 和第二平表面部29a。第一平表面部28a與碳紙板片19、20保持面接觸，第二平表面部29a 與隔板23、24保持面接觸。第一氣體流路形成部件21以與碳紙板片19的相應表面和第一隔板23的內(nèi)表面 接觸的方式布置在第一框架13的燃料氣體流路空間Sl內(nèi)。第二氣體流路形成部件22以 與碳紙板片20的相應表面和第二隔板24的內(nèi)表面接觸的方式布置在第二框架14的氧化 劑氣體流路空間S2內(nèi)。如圖2中的箭頭Gl所示，第一氣體流路形成部件21將燃料氣體從第一隔板23的 第一氣體入口 23a導入到燃料氣體流路空間Sl內(nèi)。然后燃料氣體流到第一氣體出口 23b 或第二框架14的氣體流路14b和第二隔板24的相應的第一氣體出口 24b。如圖2中的箭 頭G2所示，第二氣體流路形成部件22將氧化劑氣體從第一隔板23的第二氣體入口 23a經(jīng) 第一框架13的氣體流路13a導入到氧化劑氣體流路空間S2內(nèi)。然后氧化劑氣體經(jīng)第一框 架13的氣體流路13b流到第二氣體出口 23b，或流到第二隔板24的第二氣體出口 24b。為了確保第一框架13和電極膜16及第二框架14之間的面接觸的密封性能，第一 和第二框架13、14均由合成樹脂模制而成。因此，當通過堆疊發(fā)電單元12而構成燃料電池 組11時，由緊固燃料電池組11所產(chǎn)生的載荷使得第一和第二氣體流路形成部件21、22以 被相應的第一和第二隔板23、24壓靠在MEA 15上的狀態(tài)被組裝在一起。這保持了第一接 觸部28的第一平表面部28a和碳紙板片19之間的適當?shù)慕佑|狀態(tài)以及第二接觸部29的 第二平表面部29a和第一隔板23之間的適當?shù)慕佑|狀態(tài)。由于第二氣體流路形成部件22 以與氣體流路形成部件21相同的方式構造而成，所以在第一接觸部28的第一平表面部28a 和碳紙板片20之間以及在第二接觸部29的第二平表面部29a和第二隔板24之間都保持 了適當?shù)慕佑|狀態(tài)。
在各相鄰的成對被堆疊的發(fā)電單元12之間，第一隔板23的第一氣體入口 23a經(jīng) 第一框架13的燃料氣體流路空間Sl和第二框架14的氣體流路14a與第二隔板24的相應 的第一氣體入口 24a連通。這樣，形成了燃料氣體流路(氫氣流路)。第一隔板23的第二 氣體入口 23a經(jīng)第一框架13的氣體流路13b和第二框架14的氧化劑氣體流路空間S2與 第二隔板24的相應的第一氣體入口 24a連通。這樣，形成了氧化劑氣體流路(空氣流路)。第一氣體流路形成部件21使得燃料氣體流路中的燃料氣體在燃料氣體流路空間 Sl內(nèi)以均勻擴散的狀態(tài)流動。第二氣體流路形成部件22使得氧化劑氣體流路空間S2內(nèi)的 氧化劑氣體在氧化劑氣體流路空間S2內(nèi)以均勻擴散的狀態(tài)流動。換言之，燃料氣體流路空 間Sl內(nèi)的燃料氣體流通過在第一氣體流路形成部件21中以交錯方式形成的通孔26，從而 引起湍流。結果，燃料氣體在氣體流路空間Sl內(nèi)均勻擴散。這樣，燃料氣體因通過碳紙板 片19而擴散并均勻地供給到陽極電極層17。類似地，氧化劑氣體流路空間S2內(nèi)的氧化劑氣體流通過在第二氣體流路形成部 件22中以交錯方式形成的通孔26，從而引起湍流。結果，氧化劑氣體在氧化劑氣體流路空 間S2內(nèi)均勻擴散。這樣，氧化劑氣體因通過碳紙板片20而擴散并均勻地供給到陰極電極 層18。通過將燃料氣體和氧化劑氣體這樣供給到MEA 15，在MEA 15中引發(fā)電極反應并發(fā) 電。由于在燃料電池組11中堆疊有多個發(fā)電單元12，所以能獲得期望的輸出。下面將描述用于制造第一和第二氣體流路形成部件21、22的方法。第一氣體流路形成部件21利用圖4所示的金屬板網(wǎng)加工裝置而成形。該金屬板 網(wǎng)加工裝置包括連續(xù)供給鈦薄板25A的一對進給輥31。該金屬板網(wǎng)加工裝置包括用于使金 屬板網(wǎng)25成形的成形機構32。成形機構32在鈦薄板25A中形成多個切口并通過彎曲和拉 伸使鈦薄板25A發(fā)生塑性變形。成形機構32在鈦薄板25A中以網(wǎng)目狀的方式形成多個六 角形通孔26并使鈦薄板25A成形為階梯狀。成形機構32具有不動地固定在預定位置的固 定切斷模33，和能夠沿向上、向下、向左和向右方向往復運動的可動切斷模34。如圖5所示，固定切斷模33具有側壁33a，側壁33a位于朝各鈦薄板25A的進給 方向的下游側的位置。在側壁33a的上部內(nèi)形成有多個凸部33b(第一凸部)和多個凹部 33c (第一凹部)。凸部33b和凹部33c以預定的橫向節(jié)距交替布置。在可動切斷模34的下 部內(nèi)形成有與固定切斷模33的相應凹部33c接合的多個凸部34a(第二凸部)和與固定切 斷模33的相應凸部33b接合的多個凹部34b (第二凹部)。凸部34a和凹部34b以預定的 橫向節(jié)距交替布置。固定切斷模33具有剪切刃33d，各個剪切刃33d形成在凹部33c中相 關一個凹部的內(nèi)表面的上端并在鈦薄板25A中形成切口?？蓜忧袛嗄?4具有剪切刃34c， 各個剪切刃34c形成在凸部34a中相關一個凸部的下端以在鈦薄板25A中形成切口。如圖4所示，進給輥31將鈦薄板25A從固定切斷模33向可動切斷模34移動預定 的加工節(jié)距。在該狀態(tài)下，固定切斷模33的剪切刃33d和下降的可動切斷模34的剪切刃 34c使得所述剪切刃剪切鈦薄板25A的一部分，以在鈦薄板25A中形成多個切口。可動切斷 模34持續(xù)下降到最低位置并利用可動切斷模34的凸部34a將鈦薄板25A下壓，由此使板 25A彎曲和拉伸。通過鈦薄板25A的一部分的這種彎曲和拉伸，鈦薄板25A形成為圖6所示 的大致梯形。此后，可動切斷模34從最低位置向上移動并回到初始位置。然后，進給輥31使鈦薄板25A又向成形機構32移動預定節(jié)距。同時，可動切斷模 34向左或向右移動與環(huán)形部27的排列節(jié)距(alignment pitch)的一半對應的距離。然后，可動切斷模34再次下降以在鈦薄板25A中在從先前加工的彎曲拉伸部向左或向右偏移一 半節(jié)距的位置處形成切口，并使鈦薄板25A彎曲拉伸。這樣，通過在鈦薄板25A中形成多個 通孔26并使鈦薄板25A彎曲和拉伸，便制成了金屬板網(wǎng)25。通過重復上述操作，如圖7至9所示，通孔26在金屬板網(wǎng)25中以網(wǎng)目狀和交錯的 方式形成。盡管固定切斷模33的凸部33b和凹部33c與可動切斷模34的凸部34a和凹部 34b接合，但在金屬板網(wǎng)25中仍存在沒有被下降的可動切斷模34加工的未加工部分。通過 所述未加工部分，環(huán)形部27以相互交迭的狀態(tài)連接在一起。這樣，便形成了圖8和9所示 的具有階梯狀截面的金屬板網(wǎng)25。下面將描述用于在各個第一接觸部28和各個第二接觸部29中分別形成第一平表 面部28a和第二平表面部29a的方法。如圖10所示，平表面部形成裝置40包括將金屬板網(wǎng)25支承在底座41的頂表面 上的一對臺架42、43。在底座41上安裝有平表面部形成機構44。平表面部形成機構44具 有立柱45、安裝在立柱45上的未示出的馬達和由所述馬達旋轉的一對壓縮輥46、47。為了在金屬板網(wǎng)25的第一和第二接觸部28、29中形成平表面部28a、29a，金屬板 網(wǎng)25從臺架42被送到如箭頭所示地旋轉的壓縮輥46、47之間的位置。然后兩個壓縮輥 46,47壓縮金屬板網(wǎng)25的上表面和下表面并將金屬板網(wǎng)25向如圖10中看去的右側移動。 該操作將金屬板網(wǎng)25的第一和第二接觸部28、29從上方和下方各壓縮預定量。這樣，第一 和第二接觸部28、29發(fā)生塑性變形，從而在第一接觸部28中形成第一平表面部28a并在第 二接觸部29中形成第二平表面部29a。此后，金屬板網(wǎng)25按照預定的尺寸被切斷，并且形 成第一和第二氣體流路形成部件21、22。如圖11所示，第一氣體流路形成部件21結合在圖1所示的各個發(fā)電單元12內(nèi)， 其中第一平表面部28a與碳紙板片19的上表面保持面接觸，第二平表面部29a與第一隔板 23的背面保持面接觸。第一實施例具有下述優(yōu)點。(1)接納在第一框架13的燃料氣體流路空間Sl內(nèi)的第一氣體流路形成部件21由 金屬板網(wǎng)25形成。接納在第二框架14的氧化劑氣體流路空間S2內(nèi)的第二氣體流路形成 部件22也由金屬板網(wǎng)25形成。在形成金屬板網(wǎng)25的通孔26的各個環(huán)形部27的與碳紙 板片19接觸的第一接觸部28中形成有第一平表面部28a。這使得在第一接觸部28與由纖 維形成的碳紙板片19之間能產(chǎn)生面接觸。由此可防止第一接觸部28咬入碳紙板片19的 表面中。因此，可防止碳紙板片19和碳紙板片20分別進入第一氣體流路形成部件21的燃 料氣體流路和第二氣體流路形成部件22的氧化劑氣體流路。這防止了燃料氣體流路空間 Sl和氧化劑氣體流路空間S2的有效面積的減小。結果，可防止燃料氣體和氧化劑氣體的供 給量減少，并避免發(fā)電效率的降低。此外，同第一和第二接觸部28、29與碳紙板片19、20線接觸的情況相比，碳紙板片 19、20與相應的第一和第二氣體流路形成部件21、22以可靠的方式電連接。這使得從碳紙 板片19、20到第一和第二氣體流路形成部件21、22能進行平穩(wěn)的通電。另外，可防止碳紙 板片19、20被第一和第二接觸部28、29損壞。這防止了由斷裂的碳纖維引起的對氣體流路 形成部件21、22中氣體流路的堵塞。由此確保了發(fā)電性能。(2)在 第一和第二氣體流路形成部件21、22的各個第二接觸部29中形成有第二平表面部29a。這使得在第二平表面部29a與第一和第二隔板23、24之間能產(chǎn)生面接觸。因 此，同第二接觸部29與第一和第二隔板23、24線接觸的情況相比，第一和第二氣體流路形 成部件21、22與第一和第二隔板23、24以可靠的方式電連接。這使得從氣體流路形成部件 21、22到隔板23、24能進行平穩(wěn)的通電，從而提高了集電效率。另外，可防止隔板23、24被 第二接觸部29損壞。(3)平表面部形成裝置40具有圖10所示的兩個輥46、47。利用這些輥46、47便 于在金屬板網(wǎng)25的第一和第二接觸部28、29中形成平表面部28a、29a。第一實施例可變型如下。成形機構32的固定切斷模33的構型可如圖12至14所示地改變。在這種情況 下，在固定切斷模33的凸部33b的頂表面中形成有傾斜表面33e。傾斜表面33e朝鈦薄板 25A的進給方向的下游側向下傾斜。類似地，在可動切斷模34的凹部34b的內(nèi)表面中形成 有傾斜表面34d。與傾斜表面33e —樣，傾斜表面34d朝鈦薄板25A的進給方向的下游側向 下傾斜。當用固定切斷模33和可動切斷模34加工金屬板網(wǎng)25時，傾斜表面33e、34d在環(huán) 形部27的第一接觸部28中形成彎曲部。各個彎曲部的表面形成第一平表面部28a。在這 種情況下，第一平表面部28a只形成在與碳紙板片19接觸的第一接觸部28中?；蛘?，如圖 13中的雙點劃線所示，可動切斷模34的厚度能以如此方式增大，使得在可動切斷模34中形 成有各自從相應的傾斜表面34d水平伸出的平部34e。這增大了可動切斷模34的剛性。如此制成的第一氣體流路形成部件21結合在各個發(fā)電單元12內(nèi)，其中第一接觸 部28的第一平表面部28a與MEA 15的碳紙板片19保持面接觸。如圖15所示，在可動切斷模34的凸部34a的下表面中可形成有朝鈦薄板25A的 進給方向的上游側向上傾斜的傾斜表面34f。在這種情況下，在第二接觸部29中形成平表 面部29a。圖12所示的構型和圖15所示的構型可結合使用。在這種情況下，在氣體流路形 成部件21中第一平表面部28a和第二平表面部29a兩者分別形成在接觸部28和接觸部29 上。如果利用圖10所示的平表面部形成裝置40在由各自形成通孔26的六角形環(huán)形 部27形成的、圖16所示的金屬板網(wǎng)25中形成平表面部，則參照圖17，各個六角形環(huán)形部27 的位于處在環(huán)形部27和碳紙板片20之間的接觸部的相對側的兩個側部向外擴展。這會減 小由碳紙板片20和金屬板網(wǎng)25包圍的氣體流路T的有效面積。為了解決該問題，如圖18 所示，各個六角形環(huán)形部27的側部能以形成大致L形或弓形彎曲部27a的方式朝通孔26 的中心彎曲。如果金屬板網(wǎng)25如圖18所示地成形，然后再經(jīng)受平表面部形成裝置40的操 作，則參照圖19，各個通孔26的面積減小，但氣體流路T的有效面積增大。這可提高燃料電 池的發(fā)電效率。參照圖20 (a)，例如，可動切斷模34的各個凸部34a的兩個側面和各個凹部34b的 兩個側面可改變?yōu)閮A斜表面以在環(huán)形部27中形成彎曲部27a?；蛘撸鐖D20(b)所示，固定 切斷模33的各個凸部33b的兩個側面和各個凹部33c的兩個側面可改變?yōu)閮A斜表面。可通過利用壓機在金屬板網(wǎng)25的厚度方向上將金屬板網(wǎng)25壓縮預定量，在第一 和第二氣體流路形成部件21、22中形成平表面部28a、29a。第一接觸部28和第二接觸部 29可利用研磨機或通過機械加工形成。
17
除了不銹鋼板之外，還可采用例如由鋁、銅或鈦形成的導電金屬板作為第一和第 二氣體流路形成部件21、22的材料。參照圖21，固定切斷模33可由模具33h和下方的可動切斷模33i構成，模具33和 可動切斷模33i是分立的體部。在這種情況下，上方的可動切斷模34通過未示出的升降機 構或伺服馬達Ml的操作沿向上、向下、向左和向右的方向往復運動。模具33h固定在預定 位置。下方的可動切斷模33i通過伺服馬達M2的操作沿向左和向右的方向往復運動。如 在圖21所示的構型中那樣，圖12所示的固定模33也可由作為分立體部的模具和下方的可 動切斷模構成。(第二實施例)現(xiàn)在將參照圖22至34描述本發(fā)明的第二實施例。此處將省略對第二實施例的與 第一實施例的相應組成部分類似或相同的組成部分的詳細說明。參照圖23，在環(huán)形部227的上部內(nèi)布置有與氣體擴散層19接觸的半環(huán)形部Rl (第 一半環(huán)形部)。半環(huán)形部Rl由一對第一側板部227a、一對第一傾斜板部227b、和第一平板 部227c構成。第一傾斜板部227b與相應的側板部227a的上端一體連結。第一平板部227c 以使第一傾斜板部227b的末端彼此連接的方式與第一傾斜板部227b的末端一體連結。在 各個環(huán)形部227的下部內(nèi)布置有與隔板23接觸的半環(huán)形部R2 (第二半環(huán)形部)。半環(huán)形部 R2由一對第二傾斜板部227d、一對第二側板部227e、和第二平板部227f構成。第二側板部 227e從相應的第二傾斜板部227d的末端向下延伸。第二平板部227f以使側板部227e的 末端彼此連接的方式與側板部227e的末端一體連結。參照圖22，連結板部228對應于構成各個半環(huán)形部R2的第二平板部227f。各個 半環(huán)形部Rl的第一平板部227c具有位于連結板部228 (第二平板部227f)的相對側的端 部。該端部是與氣體擴散層19(或20)的表面接觸的第一接觸部229。各個半環(huán)形部R2的 第二平板部227f (連結板部228)具有位于第一平板部227c的相對側的端部。如圖24所 示，該端部是與第一或第二隔板23、24的內(nèi)表面接觸的第二接觸部230。在第一接觸部229 和第二接觸部230中分別形成有第一平表面部229a和第二平表面部230a。第一和第二平 表面部229a、230a是通過在金屬板網(wǎng)25的厚度方向上同時壓縮金屬板網(wǎng)25的兩個表面而 形成的。第一平表面部229a和第二平表面部230a彼此平行地形成。第一平表面部229a與氣體擴散層19(20)保持面接觸。第二平表面部230a與隔 板23(24)保持面接觸。第一平表面部229a在氣體流路的方向上(由圖24中的箭頭示出 的方向)具有寬度W1。寬度Wl被設定為例如0.2mm。第二平表面部230a在氣體流路的方 向上具有寬度W2。寬度W2被設定為例如0. 1mm。寬度Wl被設定成大于寬度W2。下面將描述用于制造第一和第二氣體流路形成部件221、222的方法。成形機構232由第一剪切模233和第二剪切模234構成。第一剪切模233通過未 示出的偏移機構沿與金屬薄板225A的進給方向垂直的方向(垂直于圖25的紙面的方向) 往復運動。第二剪切模234通過未示出的升降機構沿上下方向往復運動以及通過所述偏移 機構沿與金屬薄板225A的進給方向垂直的方向往復運動。如圖26所示，第一剪切模233具有位于金屬薄板225A的進給方向的下游側的側 壁233a。在側壁233a的上部內(nèi)交替地形成有用作第一凸部的凸部233b和用作第一凹部的 凹部233c。凸部233b和凹部233c以預定的水平節(jié)距間隔開。在第二剪切模234的下部內(nèi)形成有與第一剪切模233的凹部233c接合的、用作第二凸部的凸部234a和與第一剪切模 233的凸部233b接合的、用作第二凹部的凹部234b。凸部234a和凹部234b交替地形成在 第二剪切模234的下部內(nèi)。凸部234a和凹部234b以預定的水平節(jié)距間隔開。第一剪切模 233的各個凹部233c都具有位于金屬薄板225A的進給方向的上游側的側表面。沿各個凹 部233c的側表面的上端形成有在金屬薄板225A中形成切口的剪切刃233d。沿第二剪切 模234的各個凸部234a的下端和兩個側端形成有具有倒梯形形狀的剪切刃234c。剪切刃 234c位于與剪切刃233d對應的位置。剪切刃234c與剪切刃233d協(xié)作以在金屬薄板225A 中形成切口。參照圖26，在第一剪切模233的各個凸部233b中形成有一對成形表面233e、一對 成形表面233f、和成形表面233g。成形表面233e形成各個環(huán)形部227的兩個第一側板部 227a的內(nèi)表面(第二側板部227e的外表面)。成形表面233f形成兩個第一傾斜板部227b 的內(nèi)表面。成形表面233g形成平板部227c的內(nèi)表面。類似地，在第二剪切模234的各個 凹部234b中形成有一對成形表面234d、一對成形表面234e、和成形表面234f。成形表面 234d形成各個環(huán)形部227的第一側板部227a的外表面(第二側板部227e的內(nèi)表面)。成 形表面234e形成環(huán)形部227的第一傾斜板部227b的外表面(第二傾斜板部227d的內(nèi)表 面)。成形表面234f形成平板部227c的外表面。沿第二剪切模234的各個凸部234a的下 端形成有形成環(huán)形部227的平板部227f的內(nèi)表面的成形表面234g。參照圖25，進給輥231將金屬薄板225A從第一剪切模233向第二剪切模234移 動預定的加工節(jié)距。在該狀態(tài)下，第一剪切模233的剪切刃233d和下降的第二剪切模234 的剪切刃234c剪切金屬薄板225A的一部分。這樣，在金屬薄板225A中形成多個切口。然 后，第二剪切模234下降到最低位置并利用第二剪切模234的凸部234a將金屬薄板225A 下壓，由此使金屬薄板225A彎曲和拉伸。如圖27所示，金屬薄板225A的彎曲拉伸部形成 為大致梯形。此后，第二剪切模234從最低位置升高并回到初始位置。然后，進給輥231使金屬薄板225A又向成形機構232移動預定節(jié)距。同時，第一剪 切模233和第二剪切模234向左或向右移動與環(huán)形部227的排列節(jié)距的一半對應的距離。 然后，第二剪切模234再次下降以在金屬薄板225A中在從先前加工的彎曲拉伸部沿向左或 向右的方向偏移一半節(jié)距的位置處形成切口，并使金屬薄板225A彎曲和拉伸。這樣，便形 成了具有通孔226的環(huán)形部227，并且制成了金屬板網(wǎng)225。通過重復上述操作，如圖28和29所示，多個通孔226在金屬板網(wǎng)225中以網(wǎng)目狀 的方式形成，并且環(huán)形部227以交錯的方式布置。在該狀態(tài)下，第一剪切模233的凸部233b 和凹部233c與第二剪切模234的相應的凸部234a和相應的凹部234b接合。這樣，在金屬 板網(wǎng)225中存在沒有被下降的第二剪切模234加工的未加工部分。所述未加工部分形成連 結板部228 (第二平板部227f)。通過連結板部228，環(huán)形部227以相互交迭的狀態(tài)連接在 一起。結果，便形成了圖30所示的具有階梯狀截面的金屬板網(wǎng)225。如圖31所示，各個環(huán)形部227形成為多邊形(多角形)。在環(huán)形部227中，構成半 環(huán)形部Rl的第一側板部227a和第一傾斜板部227b形成第一變形容許部Fl，當?shù)谝黄桨?部227c被向下擠壓時，第一變形容許部Fl允許第一平板部227c發(fā)生塑性變形。因此，當 外力向下作用在平板部227c上時，第一變形容許部Fl如圖31中的相應雙點劃線所示地發(fā) 生變形。此外，構成各個半環(huán)形部R2的第二側板部227e形成第二變形容許部F2，當?shù)诙?br> 19板部227f被向上擠壓時，第二變形容許部F2允許第二平板部227f發(fā)生塑性變形。因此， 當外力向上作用在第二平板部227f上時，第二變形容許部F2如圖31中的相應雙點劃線所 示地發(fā)生變形。第一變形容許部Fl的變形量被設定成在有相同的外力作用于第一變形容許部Fl 和第二變形容許部F2上時超過第二變形容許部F2的變形量。當外力向下作用在第一變形 容許部Fl的第一平板部227c上時，力經(jīng)第一傾斜板部227b傳遞到第一側板部227a。這 使得各個第一側板部227a繞第一側板部227a的近端向左或向右發(fā)生變形，并使得各個第 一傾斜板部227b繞第一傾斜板部227b和相應的第一側板部227a之間的連結部向下樞轉。 換言之，第一變形容許部Fl構造成響應于外力容易發(fā)生變形。當外力向上作用在第二變形 容許部F2的第二平板部227f上時，各個第二傾斜板部227d保持在當前狀態(tài)而不繞第二傾 斜板部227d的近端樞轉。各個第二側板部227e僅繞第二側板部227e的近端向左或向右 稍微變形。也就是說，第二變形容許部F2以如此方式構造而成，使得第二變形容許部F2比 第一變形容許部Fl更不易于發(fā)生變形。下面將描述用于在金屬板網(wǎng)225的相應的第一和第二接觸部229、230中形成第一 和第二平表面部229a、230a的方法。由于用于形成第一和第二平表面部229a、230a的壓機 的構型與圖10所示的根據(jù)第一實施例的壓機40的構型相同，所以此處將省略對用于形成 第一和第二平表面部229a、230a的壓機的說明。首先，金屬板網(wǎng)225從臺架42被送到如圖32中的箭頭所示地旋轉的壓縮輥46、 47之間的位置。然后壓縮輥46、47從上方和下方壓縮金屬板網(wǎng)225，并將金屬板網(wǎng)225向 如圖32中看去的右側移動。這樣，金屬板網(wǎng)225的第一和第二接觸部229、230從上方和下 方被壓縮預定量。通過使第一和第二接觸部229、230發(fā)生變形，在第一接觸部229中形成 第一平表面部229a并在第二接觸部230中形成第二平表面部230a。參照圖31，各個半環(huán) 形部Rl的第一變形容許部Fl比各個半環(huán)形部R2的第二變形容許部F2更容易被壓縮。結 果，如圖24所示，各個第一接觸部229的第一平表面部229a在氣體流路的方向上的寬度Wl 變得大于各個第二接觸部230的第二平表面部230a的寬度WZ0當制成金屬板網(wǎng)225時，金屬板網(wǎng)225按預定的尺寸被切斷，從而制成第一和第二 氣體流路形成部件221、222。如圖33所示，制成的第一氣體流路形成部件221結合在各個 發(fā)電單元12內(nèi)，其中第一平表面部229a與氣體擴散層19的上表面保持面接觸，第二平表 面部230a與第一隔板223的背面保持面接觸。第二實施例具有下述優(yōu)點。(1)參照圖31，容易變形的第一變形容許部Fl布置在各個環(huán)形部227的半環(huán)形部 Rl中，而不容易變形的第二變形容許部F2形成在環(huán)形部227的半環(huán)形部R2中。第一和第 二平表面部229a、230a形成在金屬板網(wǎng)225的相應的第一和第二接觸部229、230中。第一 和第二平表面部229a、230a是利用壓縮輥246、247壓縮金屬板網(wǎng)225的兩個表面而形成 的。各個第一平表面部229a的寬度Wl被設定成大于各個第二平表面部230a的寬度Ψ2。 因此，盡管使用了壓縮輥246、247，第二平表面部230a的寬度W2也被設定為適當?shù)闹刀c 第一平表面部229a的寬度Wl無關。結果，第二平表面部230a的寬度W2被設定為使得隔 板23的內(nèi)表面不會受損的值。另外，保持了隔板23的外表面和各個第二平表面部230a之 間的適當?shù)耐姳砻娣e。因此，如圖24所示，適當?shù)乇３至藲怏w流路形成部件221的厚度T，即氣體流路形成部件221的氣體流路的有效表面積。這減小了供給到氣體流路的氣體的 壓力損失并保持了適當?shù)陌l(fā)電效率。如果第二接觸部230的第二平表面部230a的寬度W2 被設定成等于第一平表面部229a的寬度W1，則如圖24中的相應的虛線所示，氣體流路形成 部件221的厚度T減小且由此氣體流路的有效表面積減小。第二實施例可變型為下述形式。如圖34所示，各個環(huán)形部227的第一傾斜板部227b和第二傾斜板部227d可形成 為弧形。具體地，環(huán)形部227整體上可具有平滑的形狀。圖26所示的第一剪切模233可被分成具有剪切刃233d的體部和具有凸部233b 及凹部233c的剪切板。在這種情況下，第一剪切模233的剪切板處在與第二剪切模234對 應的位置。此外，在這種情況下，第一剪切模233的體部固定在預定位置且剪切板形成為沿 水平方向往復運動。在第二實施例中，為了形成半環(huán)形部R1、R2，第一剪切模233和第二剪切模234移 動到向左或向右偏移與第二剪切模234的凸部234a和凹部234b的節(jié)距的一半對應的距離 的位置。但是，該偏移量可按照需要改變。此外，環(huán)形部227的布置不限于交錯布置。(第三實施例)現(xiàn)在將參照圖35至48描述本發(fā)明的第三實施例。此處將省略對第三實施例的與 第一或第二實施例的相應組成部分類似或相同的組成部分的詳細說明。如圖35和36所示，各個環(huán)形部327的上半環(huán)形部Rl由一對第一傾斜板部327a 和一第一平板部327b構成。兩個第一傾斜板部327a彼此面對。第一平板部327b以使傾 斜板部327a的上端相互連接的方式與傾斜板部327a —體連結。各個環(huán)形部327的下半環(huán) 形部R2由一對第二傾斜板部327c和一第二平板部327d構成。兩個第二傾斜板部327c彼 此面對。第二平板部327d以使傾斜板部327c的上端相互連接的方式與傾斜板部327c — 體連結。參照圖35，連結板部328與各個環(huán)形部327的第二平板部327d相同。在環(huán)形部 327的第一平板部327b中形成有面向環(huán)形部327的第二平板部327d的第一接觸部329。當 結合在發(fā)電單元12中時，第一接觸部329與氣體擴散層19的表面接觸。具體地，在各個第 一接觸部329中形成有彎曲平表面部329a。參照圖37，彎曲平表面部329a與氣體擴散層 19(20)保持面接觸。在環(huán)形部327的第二平板部327d中形成有面向各個環(huán)形部327的第 一平板部327b的第二接觸部330。如圖38所示，當結合在發(fā)電單元12中時，第二接觸部 330與第一或第二隔板23、24的內(nèi)表面產(chǎn)生線接觸。在各個第一平板部327b中在相應的彎曲平表面部329a和連結板部328 (下方的 平板部327d)之間的位置形成有與連結板部328大致齊平的非彎曲平表面部327f。第一平 板部327b由非彎曲平表面部327f和彎曲平表面部329a形成。參照圖37，彎曲平表面部 329a相對于連結板部328 (非彎曲平表面部327f)的彎曲角度α被設定在60°至70°的 范圍內(nèi)。在第三實施例中，彎曲角度α被設定為65°?，F(xiàn)在將描述用于使第一和第二氣體流路形成部件321、322成形的金屬板網(wǎng)成形
直ο如圖40所示，成形機構332包括第一剪切模333和第二剪切模334。第一剪切模 333固定在未示出的支承臺上。未示出的升降機構使第二剪切模334沿上下方向往復運動。
21未示出的偏移機構使第二剪切模334沿金屬薄板325A的寬度方向、亦即各個進給輥331的 旋轉軸線的方向(與圖39的紙面垂直的方向)往復運動。第一剪切模333的頂表面333a 用作支承金屬薄板325A的表面。沿第一剪切模333的頂表面333a的位于金屬薄板325A 的進給方向H的下游側的端部形成有直線形的第一剪切刃333b。在第一剪切刃333b的下 方形成有平的位置限制表面333c。多個凸部334a形成在第二剪切模334的下部中并以預定的水平節(jié)距D隔開。在 第二剪切模334的各個凸部334a的下端形成有水平成形表面334c。在各個凸部334a的相 對的左表面和右表面上形成有傾斜成形表面334d。在各對相鄰的凸部334a的相應的傾斜 成形表面334d之間形成有水平成形表面334e。傾斜成形表面334d和水平成形表面334e 限定多個凹部334b。凹部334b與凸部334a交替形成。沿各個成形表面334c和相關聯(lián)的 傾斜成形表面334d的位于金屬薄板325A的進給方向H的上游側的端部形成有呈倒梯形形 狀的第二剪切刃334f。第二剪切刃334f與第一剪切刃333b協(xié)作以在金屬薄板325A中形 成切口。下面將參照圖41至48描述利用如上所述地構造的成形裝置使氣體流路形成部件 321、322成形的方法。根據(jù)第三實施例的方法，在金屬薄板325A中限定沿金屬薄板325A的進給方向H 交替布置的多個第一被加工部分Pl和多個第二被加工部分P2。在金屬薄板325A中順次 加工第一被加工部分Pl和第二被加工部分P2。在第一步驟中，如圖41(a)所示，進給輥 331 (見圖39)將金屬薄板325A的第一被加工部分Pl移動到相對于第一剪切模333和第二 剪切模334的中間加工位置。換言之，將金屬薄板325A的端部從第一剪切刃333b沿進給 方向H向前移送預定的第一進給量Ll (例如，0. 2mm)。在該狀態(tài)下，第二剪切模334朝第一 剪切模333下降并且第一剪切刃333b和第二剪切刃334f剪切各個第一被加工部分Pl的 一部分，從而在金屬薄板325A中形成多個切口。然后，參照圖42(a)和42(b)，第二剪切模 334下降到最低位置。這使得金屬薄板325A的與第二剪切模334的凸部334a接觸的部分 向下彎曲和拉伸。這樣，如圖42(b)所示，金屬薄板325A的彎曲和拉伸部大致成形為倒梯 形。由于彎曲和拉伸部之間的各個部分進入相應的一個凹部334b中，彎曲和拉伸部之間的 部分大致成形為梯形。在第一步驟中，參照圖42(b)，形成環(huán)形部327的下半環(huán)形部R2的第二平板部 327d(連結板部328)被凸部334a的水平成形表面334c向下擠壓并水平地成形。環(huán)形部 327的與凹部334b對應地成形的上半環(huán)形部Rl不被具有水平成形表面的成形部如凸部 334a向上擠壓。因此，如圖42(a)所示，經(jīng)由凹部334b成形的半環(huán)形部Rl的第一平板部 327b繞第一剪切刃333b向下傾斜和懸垂。這以如此方式形成彎曲平表面部329a，使得彎 曲平表面部329a各自相對于金屬薄板325A的水平部分具有彎曲角度α。各個彎曲平表面 部329a用作第一接觸部329。之后，參照圖43(a)和43 (b)，第二剪切模334從最低位置回 到上方的原位置。隨后，在第二步驟中，參照圖43 (a)，進給輥331 (見圖39)使金屬薄板325A沿進給 方向H移動預定的第二進給量L2(例如，0. Imm)。這樣，金屬薄板325A的第一被加工部分 Pl被移送到相對于第一剪切模333和第二剪切模334的最終加工位置。在該狀態(tài)下，如圖 44(a)和44(b)所示，第二剪切模334從第一步驟中的位置不在金屬薄板325A的寬度方向上偏移地再次下降。這在金屬薄板325A的相應端部內(nèi)形成環(huán)形部327的上半環(huán)形部Rl和 下半環(huán)形部R2。在該階段，上半環(huán)形部Rl的第一平板部327b與第一接觸部329 —樣是自 由的。第二進給量L2被設定成小于前述第一進給量Li。各個第一平板部327b整體上布 置在第一剪切刃333b附近。因此，第一平板部327b容易沿第二剪切模334的凹部334b的 水平成形表面334e布置。結果，參照圖44(a)，位于彎曲平表面部329a后側的第一平板部 327b保持大致水平而基本不向下懸垂。由此第一平板部327b形成非彎曲平表面部327f。 通過第二步驟，制成了包括非彎曲平表面部327f的半環(huán)形部Rl、R2。根據(jù)本發(fā)明，傳統(tǒng)上通過單個成形循環(huán)形成的半環(huán)形部Rl、R2如已所述地那樣通 過兩個分開的循環(huán)形成。具體地，非彎曲平表面部327f在形成了彎曲平表面部329a的第 一個循環(huán)之后形成。因此，與通過單個循環(huán)形成半環(huán)形部R1、R2的傳統(tǒng)方法相比，各個彎曲 平表面部329a的寬度減小到適當?shù)膶挾?。接下來，在第三步驟中，如圖45 (a)所示，在第二剪切模334上升到原位置之后，將 與第一加工目標位置Pl鄰接的第二加工目標位置P2移送到相對于第一剪切模333和第二 剪切模334的中間成形位置。換言之，將金屬薄板325A沿進給方向H再次移動第一進給量 Ll。然后，參照圖45 (b)，使第二剪切模334在金屬薄板325A的寬度方向上偏移環(huán)形部327 的排列節(jié)距D的一半(半節(jié)距)。之后，如圖46(a)和46(b)所示，第二剪切模334下降并 使第二被加工部分P2成形。這樣，半環(huán)形部Rl在半環(huán)形部R2的上方成形，半環(huán)形部R2在 半環(huán)形部Rl的下方成形。結果，制成了多個環(huán)形部327。然后，在第四步驟中，參照圖47 (a)和47 (b)，在第二剪切模334偏移的狀態(tài)下，將 金屬薄板325A進一步移送第二進給量L2。于是第二被加工部分P2被移送到相對于第一剪 切模333和第二剪切模334的最終加工位置。參照圖48(a)和48 (b)，第二剪切模334下降 并制成包括非彎曲平表面部327f的半環(huán)形部Rl、R2。之后，交替地重復第一和第二步驟以及第三和第四步驟。這樣，交替地加工被加工 部分PI、P2，并制成圖35至37所示的金屬板網(wǎng)325。具體地，以使得環(huán)形部327以迂回曲 折方式延伸的方式形成具有以網(wǎng)目狀的方式布置的多個通孔26的金屬板網(wǎng)325。在金屬板網(wǎng)325中存在沒有被第二剪切模334剪切的未加工部分。未加工部分形 成連結板部328 (第二平板部327d)，使得環(huán)形部327以相互交迭的狀態(tài)連接在一起。結果， 如圖35和37所示，便形成了具有階梯狀截面的金屬板網(wǎng)325。第三實施例具有下述優(yōu)點。(1)傳統(tǒng)上，利用只具有第一剪切刃333b的第一剪切模333及具有凸部334a和凹 部334b的第二剪切模334通過單個步驟使環(huán)形部327的半環(huán)形部Rl、R2成形。根據(jù)本發(fā) 明，半環(huán)形部R1、R2的成形在兩個步驟中進行。因此，與圖37所示的、在單個步驟中完成這 種成形的傳統(tǒng)方法相比，各個彎曲平表面部329a的寬度Wl減小且氣體流路形成部件321 的厚度Tl被設定為較大值。這確保了氣體流路形成部件321中氣體流路的有效面積，從而 允許適當?shù)毓┙o氣體。結果，提高了發(fā)電效率。(2)圖39和40所示的傳統(tǒng)裝置被用作金屬板網(wǎng)成形裝置。這簡化了成形裝置的 構型，并且能在環(huán)形部327的第一接觸部329中使彎曲平表面部329a容易地成形。第三實施例可變型為以下形式?？稍诘谝患羟心?33的位于金屬薄板325A的進給方向H的下游側的側表面內(nèi)形成面向第二剪切模334的凸部334a的水平成形表面334c的成形表面。在這種情況下，當 第二剪切模334下降時，第一剪切模333的成形表面與凸部334a的水平成形表面334c夾 持住金屬薄板325A。這可防止環(huán)形部327的第二平板部327d的彎曲。圖43和44所示的第二步驟以及圖47和48所示的第四步驟都可被分為分開的多 個半步驟(分步驟，semi-step)。在第三實施例中，第二剪切模334在金屬薄板325A的寬度方向上偏移第二剪切模 334的凸部334a和凹部334b的節(jié)距D的一半(半節(jié)距)。但是，該偏移量可根據(jù)需要改變。 此外，環(huán)形部327不必一定要以迂回曲折的方式布置。各個環(huán)形部327的形狀可以例如為五角形。
權利要求
一種用在燃料電池的發(fā)電單元中的氣體流路形成部件，所述發(fā)電單元包括在電極結構的電極層中形成的氣體擴散層、和用于使相鄰的發(fā)電單元彼此隔離的隔板，所述氣體流路形成部件布置在所述氣體擴散層和所述隔板之間并且具有氣體流路，其中所述發(fā)電單元構造成通過經(jīng)所述氣體流路向所述電極層供給燃料氣體或氧化劑氣體而在所述電極層中引發(fā)的電極反應來發(fā)電，所述氣體流路形成部件的特征在于，所述氣體流路形成部件由利用金屬薄板形成的金屬板網(wǎng)構成，在所述金屬板網(wǎng)中以網(wǎng)目狀的方式形成有多個通孔，所述氣體流路形成部件具有形成所述通孔的多個環(huán)形部，所述環(huán)形部各自都包括位于所述環(huán)形部和所述氣體擴散層之間的接觸部中的平表面部。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣體流路形成部件，其特征在于，包括位于所述氣體流路形 成部件和所述隔板之間的接觸部中的平表面部。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用在發(fā)電單元中的氣體流路形成部件，其特征在于，所述 通孔和所述環(huán)形部各自都形成為具有六角形截面，并且各個接觸部設置在與所述六角形的 一個側邊對應的位置。
4.一種用于制造用在燃料電池的發(fā)電單元中的氣體流路形成部件的方法，所述發(fā)電單 元包括在電極結構的電極層中形成的氣體擴散層、和用于使相鄰的發(fā)電單元彼此隔離的隔 板，所述氣體流路形成部件布置在所述氣體擴散層和所述隔板之間并且具有氣體流路，其 中所述發(fā)電單元構造成通過經(jīng)所述氣體流路向所述電極層供給燃料氣體或氧化劑氣體而 在所述電極層中引發(fā)的電極反應來發(fā)電，所述用于制造氣體流路形成部件的方法的特征在 于包括通過在金屬薄板中以網(wǎng)目狀的方式形成多個通孔來制造金屬板網(wǎng)的第一步驟；和在所述第一步驟之后、在形成所述金屬板網(wǎng)的所述通孔的各個環(huán)形部和所述氣體擴散 層之間的接觸部中形成平表面部的第二步驟。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于制造氣體流路形成部件的方法，其特征在于，在所述第 二步驟中，通過在一對輥之間布置和壓縮在所述第一步驟中獲得的金屬板網(wǎng)以使所述接觸 部發(fā)生塑性變形，來形成所述平表面部。
6.根據(jù)權利要求4所述的用于制造氣體流路形成部件的方法，其特征在于，通過在制 造所述金屬板網(wǎng)的所述第一步驟時利用固定切斷模和可動切斷模使所述接觸部在所述金 屬板網(wǎng)的厚度方向上發(fā)生塑性變形，來進行所述第二步驟中所述平表面部的形成。
7.一種用于根據(jù)權利要求4所述的用于制造氣體流路形成部件的方法的成形裝置，所 述成形裝置包括具有以預定的節(jié)距交替布置的第一凹部和第一凸部的固定切斷模；和具有以預定的節(jié)距布置的第二凸部和第二凹部的可動切斷模，其中所述第二凸部與所 述第一凹部接合，所述第二凹部與所述固定切斷模的所述第一凸部接合；所述成形裝置的特征在于所述可動切斷模能夠沿所述金屬薄板的厚度方向和寬度方向往復運動，通過借由所述 固定切斷模的第一凹部和第一凸部與所述可動切斷模的第二凸部和第二凹部之間的接合 在所述金屬薄板中以預定的節(jié)距形成多個切口并使所述金屬薄板彎曲和拉伸，在所述金屬 薄板中形成有限定了所述通孔的多個環(huán)形部；以及在所述固定切斷模的各個第一凸部的上表面中形成有傾斜表面，所述傾斜表面朝所述 金屬薄板的進給方向的下游側向下傾斜。
8.一種用于根據(jù)權利要求4所述的用于制造氣體流路形成部件的方法的成形裝置，所 述成形裝置包括具有以預定的節(jié)距交替布置的第一凹部和第一凸部的固定切斷模；和具有以預定的節(jié)距布置的第二凸部和第二凹部的可動切斷模，其中所述第二凸部與所 述第一凹部接合，所述第二凹部與所述固定切斷模的所述第一凸部接合；所述成形裝置的特征在于所述可動切斷模能夠沿所述金屬薄板的厚度方向和寬度方向往復運動，通過借由所述 固定切斷模的第一凹部和第一凸部與所述可動切斷模的第二凸部和第二凹部之間的接合 在所述金屬薄板中以預定的節(jié)距形成多個切口并使所述金屬薄板彎曲和拉伸，在所述金屬 薄板中形成有限定了所述通孔的多個環(huán)形部；以及在所述可動切斷模的各個第二凸部的下表面中形成有傾斜表面，所述傾斜表面朝與所 述金屬薄板的進給方向相反的上游方向向上傾斜。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的成形裝置，其特征在于，所述固定切斷?；蛩隹蓜忧袛?模使各個環(huán)形部的處于所述環(huán)形部與所述燃料電池的氣體擴散層的接觸部的相對兩側的 兩個側部朝相應通孔的中心彎曲。
10.一種氣體流路形成部件，其包括在電極結構的電極層中形成的氣體擴散層、和布置 在所述氣體擴散層和隔板之間以供給燃料氣體或氧化劑氣體的氣體流路，所述氣體流路形 成部件構造成通過經(jīng)所述氣體流路向所述電極層供給燃料氣體或氧化劑氣體而在所述電 極層中引發(fā)的電極反應來發(fā)電，所述氣體流路形成部件的特征在于，所述氣體流路形成部件由通過在金屬薄板中以網(wǎng) 目狀的方式形成多個環(huán)形部而構造成的金屬板網(wǎng)形成，各個環(huán)形部都具有通孔，在各個環(huán) 形部的與所述氣體擴散層的表面接觸的第一接觸部中形成有第一平表面部，在各個環(huán)形部 的與所述隔板的背面接觸的第二接觸部中形成有第二平表面部，所述第一平表面部在所述 氣體流路的方向上的寬度被設定成大于所述第二平表面部在所述氣體流路的方向上的寬 度。
11.根據(jù)權利要求10所述的氣體流路形成部件，其特征在于形成有使所述環(huán)形部連接的連結板部；在各個環(huán)形部中布置有面向所述氣體擴散層的第一半環(huán)形部；所述第一半環(huán)形部包括連接到相應的連結板部的一對第一側板部、與所述第一側板部 的端部一體連結的一對第一傾斜板部、和以使所述第一傾斜板部彼此連接的方式與所述第 一傾斜板部一體連結的第一平板部，所述第一平板部包括與所述氣體擴散層接觸的第一接 觸部，所述第一平表面部形成在所述第一接觸部中；在各個環(huán)形部中形成有面向所述隔板的第二半環(huán)形部；并且所述第二半環(huán)形部包括與相應的連結板部一體連結的一對第二傾斜板部、與所述第二 傾斜板部的端部一體連結的一對平行的第二側板部、和以使所述第二側板部彼此連接的方 式與所述第二側板部一體連結的第二平板部，所述第二平板部具有與所述隔板接觸的第二 接觸部，所述第二平表面部形成在所述第二接觸部中。 3
12.一種用于制造根據(jù)權利要求10或11所述的氣體流路形成部件的方法，所述方法的 特征在于包括利用第一剪切模和第二剪切模在所述金屬薄板的端部的多個位置交替地形成面向所 述氣體擴散層的第一半環(huán)形部和面向所述隔板的第二半環(huán)形部的第一步驟，其中所述第一 剪切模具有以預定的節(jié)距交替布置的多個第一凹部和多個第一凸部，所述第二剪切模具有 以預定的節(jié)距交替布置在多個位置的第二凸部和第二凹部，所述第二凸部對應于所述第一 凹部且所述第二凹部對應于所述第一凸部；通過使所述金屬薄板移動預定量并使所述第一剪切模和所述第二剪切模在與所述金 屬薄板的進給方向垂直的方向上偏移而在所述金屬薄板的多個位置交替地形成所述第一 半環(huán)形部和所述第二半環(huán)形部的第二步驟；通過與所述第一步驟類似的步驟和與所述第二步驟類似的步驟的交替重復、利用沿所 述金屬薄板的進給方向鄰接布置的所述第一半環(huán)形部和相應的第二半環(huán)形部在所述金屬 薄板中以網(wǎng)目狀的方式形成各自都具有通孔的多個環(huán)形部而獲得金屬板網(wǎng)的第三步驟；和通過在所述第三步驟之后同時擠壓所述金屬板網(wǎng)的兩個表面而在各個第一半環(huán)形部 的第一接觸部中形成第一平表面部以及在各個第二半環(huán)形部的第二接觸部中形成第二平 表面部的第四步驟，所述第一平表面部在所述氣體流路的方向上的寬度被設定成小于所述 第二平表面部在所述氣體流路的方向上的寬度。
13.—種用在根據(jù)權利要求12所述的用于制造氣體流路形成部件的方法中的成形裝 置，所述裝置的特征在于包括第一剪切模、第二剪切模和壓機，所述壓機沿包括所述環(huán)形部 的金屬板網(wǎng)的厚度方向擠壓所述金屬板網(wǎng)，其中所述金屬板網(wǎng)是通過使所述第一剪切模和所述第二剪切模分別在所述金屬薄板 的厚度方向和與所述金屬薄板的進給方向垂直的方向上往復運動、從而實現(xiàn)所述第一凹部 和所述第二凸部之間以及所述第一凸部和所述第二凹部之間的接合、并在以預定的節(jié)距在 所述金屬薄板中形成多個切口之后使所述金屬薄板彎曲和拉伸而形成的，并且其中所述第一凸部、所述第一凹部、所述第二凹部和所述第二凸部以如此方式被成形 為，使得各個第一半環(huán)形部在被擠壓時的變形量與相應的第二半環(huán)形部在被擠壓時的變形 量不同，以便擠壓所述半環(huán)形部。
14.根據(jù)權利要求13所述的用在用于制造氣體流路形成部件的方法中的成形裝置，其 特征在于所述第一剪切模的各個第一凸部和所述第二剪切模的各個第二凹部各自都具有用于 使構成所述第一半環(huán)形部的一對第一側板成形的成形表面、用于使連接到所述第一側板的 一對第一傾斜板部成形的成形表面、和用于使以使所述第一傾斜板部彼此連接的方式連接 到所述第一傾斜板部的第一平板部成形的成形表面；以及所述第一剪切模的各個第一凹部和所述第二剪切模的各個第二凸部各自都具有用于 使構成所述第二半環(huán)形部的一對第二傾斜板部成形的成形表面、用于使連接到所述第一傾 斜板部的一對第二側板部成形的成形表面、和用于使以使所述第二側板部彼此連接的方式 連接到所述第二側板部的第二平板部成形的成形表面。
15.—種用于燃料電池的發(fā)電單元，所述單元包括電極層、形成在所述電極層的表面上 的氣體擴散層、面向所述氣體擴散層的隔板、和布置在所述氣體擴散層和所述隔板之間并具有供燃料氣體或氧化劑氣體供給到所述電極層的氣體流路的氣體流路形成部件，所述發(fā) 電單元通過在所述電極層中引發(fā)的電極反應來發(fā)電，所述發(fā)電單元的特征在于所述氣體流路形成部件由利用金屬薄板形成的金屬板網(wǎng)構成，在所述氣體流路形成 部件中以網(wǎng)目狀的方式形成有多個環(huán)形部，所述多個環(huán)形部各自都具有帶有預定形狀的通 孔，在各個環(huán)形部中形成有與所述氣體擴散層的表面保持面接觸的彎曲平表面部，在所述 彎曲平表面部和使相應的環(huán)形部連接的連結板部之間形成有非彎曲平表面部，所述彎曲平 表面部和所述非彎曲平表面部利用金屬板網(wǎng)成形裝置在多個連續(xù)的步驟中形成。
16.根據(jù)權利要求15所述的用于燃料電池的發(fā)電單元，其特征在于，各個環(huán)形部形成 為五角形或六角形。
17.一種用于制造根據(jù)權利要求15或16所述的用于燃料電池的發(fā)電單元的方法，其特 征在于包括第一步驟，所述第一步驟包括利用第一剪切模和第二剪切模順次加工位于所述金屬薄板內(nèi)并在所述金屬薄板的進 給方向上交替布置的多個第一被加工部分和多個第二被加工部分，所述第一剪切模具有直 線形的第一剪切刃，所述第二剪切模具有以預定的間隔交替布置的多個凹部和多個凸部， 在所述凸部中形成有第二剪切刃，所述第二剪切刃與所述第一剪切刃協(xié)作以在所述金屬薄 板中形成多個切口 ；以及在已將所述金屬薄板的各個第一被加工部分移動到相對于所述第一剪切模和所述第 二剪切模的中間成形位置的狀態(tài)下，在所述第一被加工部分中形成各自都具有所述彎曲平 表面部的半環(huán)形部；在所述第一步驟之后、在已將各個第一被加工部分移動到相對于所述第一剪切模和所 述第二剪切模的最終成形位置的狀態(tài)下、在所述第一被加工部分中形成各自都具有所述非 彎曲平表面部的半環(huán)形部的第二步驟；在所述第二步驟之后、在已將所述金屬薄板中從所述金屬薄板的進給方向的上游側與 相應的第一被加工部分鄰接的各個第二被加工部分移動到相對于所述第一剪切模和所述 第二剪切模的中間成形位置的狀態(tài)下、通過使所述第二剪切模在與所述金屬薄板的進給方 向垂直的方向上偏移而在所述第二被加工部分中形成各自都具有所述彎曲平表面部的半 環(huán)形部的第三步驟；在所述第三步驟之后、在已將各個第二被加工部分進一步移動到相對于所述第一剪切 模和所述第二剪切模的最終成形位置的狀態(tài)下在所述第二被加工部分中形成各自都具有 所述非彎曲平表面部的半環(huán)形部的第四步驟；和通過交替地重復所述第一和第二步驟以及所述第三和第四步驟在所述金屬薄板中以 網(wǎng)目狀的方式形成所述環(huán)形部而使所述金屬板網(wǎng)成形的步驟。
18.根據(jù)權利要求17所述的用于制造用于燃料電池的發(fā)電單元的方法，其特征在于， 所述第二步驟和所述第四步驟都執(zhí)行多次。
全文摘要
MEA(15)布置在框架(13，14)之間。第一氣體流路形成部件(21)布置在MEA(15)的陽極電極層(17)和固定在框架(13)的上表面上的第一隔板(23)之間。第二氣體流路形成部件(22)布置在MEA(15)的陰極電極層(18)和固定在框架(14)的下表面上的第二隔板(24)之間。氣體流路形成部件(21，22)由金屬板網(wǎng)(25)構成。該金屬板網(wǎng)是通過在金屬薄板中以網(wǎng)目狀的方式形成通孔(26)、然后再使金屬薄板成形為階梯狀而形成的。氣體流路形成部件(21，22)具有形成通孔(26)的環(huán)形部(27)。環(huán)形部(27)具有設置在與碳紙(19，20)接觸的第一接觸部(28)中的平表面部(28a)。
文檔編號B21D13/08GK101946349SQ200980105900
公開日2011年1月12日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權日2008年6月16日
發(fā)明者二見諭, 林友和, 橋本圭二 申請人:豐田車體株式會社;豐田自動車株式會社