(57)【要約】【課題】流路溝の幅や深さに影響を与えずに金属板の剛性の低下が抑制された燃料電池用セパレータ、それを備えた燃料電池、及び燃料電池用セパレータの製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】金属板と、前記金属板の第１面側に形成された第１導電性樹脂層と、前記金属板の前記第１面とは反対側の第２面側に形成された第２導電性樹脂層と、前記金属板と前記第１及び第２導電性樹脂層との断面形状が波形状である流路溝と、を備え、前記流路溝は、前記第１面側に突出した第１凸部と、前記第１凸部よりも前記第２面側に突出した第２凸部と、前記第１及び第２凸部の間に位置する側部と、前記金属板と反対側にある前記第１導電性樹脂層の第１外面と、前記金属板と反対側にある前記第２導電性樹脂層の第２外面と、を有し、前記金属板は、前記第１凸部では前記第１外面よりも前記第２外面の近くに位置し、前記第２凸部では前記第２外面よりも前記第１外面の近くに位置している、燃料電池用セパレータ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、
前記金属板の第１面側に形成された第１導電性樹脂層と、
前記金属板の前記第１面とは反対側の第２面側に形成された第２導電性樹脂層と、
前記金属板と前記第１及び第２導電性樹脂層との断面形状が波形状である流路溝と、を備え、
前記流路溝は、
前記第１面側に突出した第１凸部と、
前記第１凸部よりも前記第２面側に突出した第２凸部と、
前記第１及び第２凸部の間に位置する側部と、
前記金属板と反対側にある前記第１導電性樹脂層の第１外面と、
前記金属板と反対側にある前記第２導電性樹脂層の第２外面と、を有し、
前記金属板は、前記第１凸部では前記第１外面よりも前記第２外面の近くに位置し、前記第２凸部では前記第２外面よりも前記第１外面の近くに位置している、
燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
前記金属板は、前記第１凸部では当該金属板の厚み以上に前記第１外面から離れており、前記第２凸部では当該金属板の厚み以上に前記第２外面から離れている、請求項１の燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
前記流路溝は、
前記側部と前記第１凸部との間で湾曲した第１曲部と、
前記側部と前記第２凸部との間で湾曲した第２曲部と、を有し、
前記第１曲部では、前記金属板の曲率は前記第１外面の曲率よりも小さく、
前記第２曲部では、前記金属板の曲率は前記第２外面の曲率よりも小さい、請求項１又は２の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
前記第１凸部での前記第１外面は平坦であり、
前記第２凸部での前記第２外面は平坦である、請求項１乃至３の何れかの燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
前記第１凸部での前記第２導電性樹脂層の平均の厚みは、前記第１凸部での前記第１導電性樹脂層の平均の厚みと前記第２導電性樹脂層の平均の厚みの合計値の４０％以下であり、
前記第２凸部での前記第１導電性樹脂層の平均の厚みは、前記第２凸部での前記第１導電性樹脂層の平均の厚みと前記第２導電性樹脂層の平均の厚みの合計値の４０％以下である、請求項１乃至４の何れかの燃料電池用セパレータ。
【請求項６】
前記金属板と前記第１及び第２導電性樹脂層との合計の厚みに占める前記金属板の厚みの割合は、５０％以下である、請求項１乃至５の何れかの燃料電池用セパレータ。
【請求項７】
前記第２凸部での前記第１外面から前記第１凸部での前記第１外面までの厚み方向での距離に占める、前記第２凸部での前記金属板から前記第１凸部での前記金属板までの厚み方向での距離の割合は、９５％以下である、請求項１乃至６の何れかの燃料電池用セパレータ。
【請求項８】
第１及び第２セパレータと、
前記第１及び第２セパレータの間にある膜電極ガス拡散層接合体と、を備え、
前記第１及び第２セパレータの少なくとも一方は、請求項１乃至７の何れかの燃料電池用セパレータである、燃料電池。
【請求項９】
金属板と、第１導電性樹脂層と、第２導電性樹脂層と、を準備する工程と、
前記金属板と前記第１及び第２導電性樹脂層とをプレス加工により、請求項１乃至７の何れかに記載の前記流路溝を形成する工程と、を備えた燃料電池用セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セパレータ、燃料電池、及び燃料電池用セパレータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜電極ガス拡散層接合体を挟持する一対のセパレータを備えた燃料電池が知られている。このようなセパレータには断面が波形状の流路溝が形成されており、流路溝の膜電極ガス拡散層接合体側を反応ガスが流通し、反対側を冷媒が流通し、流路溝が形成された部分により膜電極ガス拡散層接合体は挟持されている。また、セパレータには、金属板と、金属板の両面に設けられた導電性樹脂層とから構成されたものが知られており、流路溝では、導電性樹脂層と共に金属板も断面が波形状となるように形成されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９７３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流路溝では金属板も波形状となっているため、流路溝の深さによっては、加工時に金属板の伸び量が部分的に増大して薄肉となっており、剛性が低下している可能性がある。また、このような金属板の剛性の低下を抑制するために流路溝の深さ自体を浅く形成すると、流路溝を流通する反応ガスや冷媒の圧力損失が増大する可能性がある。また、上記のような金属板の剛性の低下を抑制するために流路溝の深さを確保しつつ流路溝の幅を広く形成すると、膜電極ガス拡散層接合体を適切な間隔で挟持することができなくなり、膜電極接合体に十分な挟持力が作用する領域が少なくなり、挟持力が弱い領域で膜電極接合体が膨潤及び伸縮を繰り返して強度が低下する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、流路溝の幅や深さに影響を与えずに金属板の剛性の低下が抑制された燃料電池用セパレータ、それを備えた燃料電池、及び燃料電池用セパレータの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、金属板と、前記金属板の第１面側に形成された第１導電性樹脂層と、前記金属板の前記第１面とは反対側の第２面側に形成された第２導電性樹脂層と、前記金属板と前記第１及び第２導電性樹脂層との断面形状が波形状である流路溝と、を備え、前記流路溝は、前記第１面側に突出した第１凸部と、前記第１凸部よりも前記第２面側に突出した第２凸部と、前記第１及び第２凸部の間に位置する側部と、前記金属板と反対側にある前記第１導電性樹脂層の第１外面と、前記金属板と反対側にある前記第２導電性樹脂層の第２外面と、を有し、前記金属板は、前記第１凸部では前記第１外面よりも前記第２外面の近くに位置し、前記第２凸部では前記第２外面よりも前記第１外面の近くに位置している、燃料電池用セパレータによって達成できる。
【０００７】
金属板は、第１凸部では第１外面よりも第２外面の近くに位置し、第２凸部では第２外面よりも第１外面の近くに位置している。このため、第１及び第２凸部の間の側部での金属板の伸び量が抑制されているため、流路溝の幅や深さに影響を与えずに金属板の剛性の低下が抑制されている。
【０００８】
前記金属板は、前記第１凸部では当該金属板の厚み以上に前記第１外面から離れており、前記第２凸部では当該金属板の厚み以上に前記第２外面から離れている、構成であってもよい。
【０００９】
前記流路溝は、前記側部と前記第１凸部との間で湾曲した第１曲部と、前記側部と前記第２凸部との間で湾曲した第２曲部と、を有し、前記第１曲部では、前記金属板の曲率は前記第１外面の曲率よりも小さく、前記第２曲部では、前記金属板の曲率は前記第２外面の曲率よりも小さい、構成であってもよい。
【００１０】
前記第１凸部での前記第１外面は平坦であり、前記第２凸部での前記第２外面は平坦である、構成であってもよい。
【００１１】
前記第１凸部での前記第２導電性樹脂層の平均の厚みは、前記第１凸部での前記第１導電性樹脂層の平均の厚みと前記第２導電性樹脂層の平均の厚みの合計値の４０％以下であり、前記第２凸部での前記第１導電性樹脂層の平均の厚みは、前記第２凸部での前記第１導電性樹脂層の平均の厚みと前記第２導電性樹脂層の平均の厚みの合計値の４０％以下である、構成であってもよい。
【００１２】
前記金属板と前記第１及び第２導電性樹脂層との合計の厚みに占める前記金属板の厚みの割合は、５０％以下である、構成であってもよい。
【００１３】
前記第２凸部での前記第１外面から前記第１凸部での前記第１外面までの厚み方向での距離に占める、前記第２凸部での前記金属板から前記第１凸部での前記金属板までの厚み方向での距離の割合は、９５％以下である、構成であってもよい。
【００１４】
また、上記目的は、第１及び第２セパレータと、前記第１及び第２セパレータの間にある膜電極ガス拡散層接合体と、を備え、前記第１及び第２セパレータの少なくとも一方は、上記の燃料電池用セパレータである、燃料電池によっても達成できる。
【００１５】
また、上記目的は、金属板と、第１導電性樹脂層と、第２導電性樹脂層と、を準備する工程と、前記金属板と前記第１及び第２導電性樹脂層とをプレス加工により、上記の前記流路溝を形成する工程と、を備えた燃料電池用セパレータの製造方法によっても達成できる。
【発明の効果】
【００１６】
流路溝の幅や深さに影響を与えずに金属板の剛性の低下が抑制された燃料電池用セパレータ、それを備えた燃料電池、及び燃料電池用セパレータの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、燃料電池の単セルの分解斜視図である。
【図２】図２は、単セルが複数積層された燃料電池の部分断面図である。
【図３】図３は、セパレータの部分拡大断面図である。
【図４】図４は、セパレータの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、セパレータの製造方法の説明図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、セパレータの製造方法の説明図である。
【図７】図７は、セパレータの製造方法の変形例を示すフローチャートである。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、セパレータの製造方法の変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、燃料電池１の単セル２の分解斜視図である。燃料電池１は、単セル２が複数積層されることで構成される。図１では、一つの単セル２のみを示し、その他の単セルについては省略してある。単セル２は、図１に示したＺ方向で他の単セルと共に積層される。単セル２は略矩形状であり、単セル２の長手方向及び短手方向がそれぞれ図１に示してＹ方向及びＸ方向に相当する。
【００１９】
燃料電池１は、反応ガスとして燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば酸素）の供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池である。単セル２は、膜電極ガス拡散層接合体１０（以下、ＭＥＧＡ（Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly）と称する）と、ＭＥＧＡ１０を支持する支持フレーム１８と、ＭＥＧＡ１０を挟持するカソードセパレータ２０及びアノードセパレータ４０（以下、セパレータと称する）とを含む。ＭＥＧＡ１０は、カソードガス拡散層１６ｃ及びアノードガス拡散層１６ａ（以下、拡散層と称する）を有している。支持フレーム１８は、略枠状であって内周側がＭＥＧＡ１０の周縁領域に接合されている。
【００２０】
セパレータ２０の２つの短辺の一方側には孔ｃ１〜ｃ３が形成され、他方側には孔ｃ４〜ｃ６が形成されている。同様に、支持フレーム１８の２つの短辺の一方側には孔ｓ１〜ｓ３が形成され、他方側には孔ｓ４〜ｓ６が形成されている。同様に、セパレータ４０の２つの短辺の一方側には孔ａ１〜ａ３が形成され、他方側には孔ａ４〜ａ６が形成されている。孔ｃ１、ｓ１、及びａ１は連通してカソード入口マニホールドを画定する。同様に、孔ｃ２、ｓ２、及びａ２は、冷媒入口マニホールドを、孔ｃ３、ｓ３、及びａ３はアノード出口マニホールドを、孔ｃ４、ｓ４、及びａ４はアノード入口マニホールドを、孔ｃ５、ｓ５、及びａ５は冷媒出口マニホールドを、孔ｃ６、ｓ６、及びａ６はカソード出口マニホールドを画定する。尚、本実施例の燃料電池１では、冷媒としては液体である冷却水が用いられる。
【００２１】
ＭＥＧＡ１０に対向するセパレータ４０の面には、アノード入口マニホールドとアノード出口マニホールドとを連通して燃料ガスが流れるアノード流路溝４０Ａ（以下、流路溝と称する）が形成されている。ＭＥＧＡ１０に対向するセパレータ２０の面には、カソード入口マニホールドとカソード出口マニホールドとを連通して酸化剤ガスが流れるカソード流路溝２０Ａ（以下、流路溝と称する）が形成されている。セパレータ４０のアノード流路溝４０Ａとは反対側の面、及びセパレータ２０の流路溝２０Ａとは反対側の面には、冷媒入口マニホールドと冷媒出口マニホールドとを連通し冷媒が流れる冷媒流路溝２０Ｂ及び４０Ｂ（以下、流路溝と称する）がそれぞれ形成されている。流路溝２０Ａ及び２０Ｂはセパレータ２０の長手方向（Ｙ方向）に延びている。流路溝４０Ａ及び４０Ｂも同様に、セパレータ４０の長手方向（Ｙ方向）に延びている。
【００２２】
図２は、単セル２が複数積層された燃料電池１の部分断面図である。図２では、１つの単セル２のみを図示し、その他の単セルについては省略してある。図２に示した断面は、Ｙ方向に直交する断面である。
【００２３】
ＭＥＧＡ１０は、拡散層１６ａ及び１６ｃと、膜電極接合体（以下、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）と称する）１１とを有している。ＭＥＡ１１は、電解質膜１２と、電解質膜１２の一方の面及び他方の面のそれぞれに形成されたアノード触媒層１４ａ及びカソード触媒層１４ｃ（以下、触媒層と称する）とを含む。電解質膜１２は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜であり、例えばフッ素系のイオン交換膜である。触媒層１４ａ及び１４ｃは、例えば白金（Ｐｔ）などを担持したカーボン担体とプロトン伝導性を有するアイオノマとを含む触媒インクを、電解質膜１２に塗布することにより形成される。拡散層１６ａ及び１６ｃは、ガス透過性及び導電性を有する材料、例えば炭素繊維や黒鉛繊維などの多孔質の繊維基材で形成されている。拡散層１６ａ及び１６ｃは、それぞれ触媒層１４ａ及び１４ｃに接合されている。
【００２４】
セパレータ２０は、金属板２０ｃと、金属板２０ｃの拡散層１６ｃ側に形成された導電性樹脂層２０ａ（以下、単に樹脂層と称する）と、金属板２０ｃの拡散層１６ｃとは反対側に形成された導電性樹脂層２０ｂ（以下、単に樹脂層と称する）とにより形成されている。金属板２０ｃの材料は特に限定されないが、ステンレス、チタン、アルミニウム、鉄、銅などが使用できる。樹脂層２０ａ及び２０ｂは、樹脂バインダ中に導電粒子が分散されて形成されている。導電粒子は、例えばカーボンまたはステンレス、チタン、金等の金属の導電性を有する粒子、およびそれらの組み合わせから適宜選択できる。樹脂バインダは、エポキシ、フェノール等の熱硬化樹脂やポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート等の熱可塑樹脂やそれらの組み合わせから適宜選択できる。樹脂層２０ａ及び２０ｂの少なくとも一方は、更に、硬化促進剤や、フッ素系などの離型剤等を含んでもよい。金属板２０ｃはこのような樹脂層２０ａ及び２０ｂにより被覆されているため、セパレータ２０全体の導通性を確保しつつ、金属板２０ｃの耐食性の低下が抑制されている。また、金属板２０ｃを用いることにより、セパレータ２０全体の剛性も確保されている。樹脂層２０ａは、金属板２０ｃの第１面側に形成された第１導電性樹脂層の一例である。樹脂層２０ｂは、金属板２０ｃの第１面とは反対側の第２面側に形成された第２導電性樹脂層の一例である。
【００２５】
セパレータ４０も同様に、金属板４０ｃと、金属板４０ｃの拡散層１６ａ側に形成された導電性樹脂層４０ａ（以下、単に樹脂層と称する）と、金属板４０ｃの拡散層１６ａとは反対側に形成された導電性樹脂層４０ｂ（以下、単に樹脂層と称する）とにより形成されている。樹脂層４０ａ及び４０ｂも、金属板４０ｃの第１及び第２面側にそれぞれ形成された第１及び第２導電性樹脂層の一例である。セパレータ２０について、以下に詳細に説明する。尚、セパレータ４０は、セパレータ２０とほぼ同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００２６】
流路溝２０Ａ、２０Ｂ、４０Ａ、及び４０Ｂは、Ｙ方向から見てその断面形状は波形状であり、樹脂層２０ａ、２０ｂ、４０ａ、及び４０ｂと、金属板２０ｃ及び４０ｃともその断面形状は波形状である。流路溝２０Ａ及び２０Ｂは、Ｘ方向、即ち流路溝２０Ａ及び２０Ｂが並んだ方向に繰り返し連続した、凸部２１、側部２３、凸部２５、側部２７、凸部２１…により画定されている。凸部２１は、拡散層１６ｃに接触するように拡散層１６ｃ側に突出している。凸部２５は、拡散層１６ｃには接触せずに拡散層１６ｃとは反対側に突出している。側部２３は、凸部２１と凸部２１よりも＋Ｘ方向側にある凸部２５との間で傾斜して連続している。側部２７は、凸部２５と凸部２５よりも＋Ｘ方向側にある凸部２１との間を傾斜して連続している。
【００２７】
拡散層１６ｃ側で、側部２３、凸部２５、及び側部２７により囲まれた空間が、セパレータ２０の流路溝２０Ａとして画定される。また、凸部２５は図２に示した単セル２の上方側に隣接する不図示の他の単セルのアノードセパレータに当接する。この不図示のアノードセパレータ側で、凸部２１と、側部２３及び２７とにより囲まれた空間がセパレータ２０の流路溝２０Ｂとして画定される。このように流路溝２０Ａ及び２０Ｂは、セパレータ２０に表裏一体に形成されている。流路溝２０Ａ及び２０Ｂは、金属板２０ｃと樹脂層２０ａ及び２０ｂとがプレス加工されて形成された流路溝の一例である。
【００２８】
同様に流路溝４０Ａ及び４０Ｂは、Ｘ方向に繰り返し連続した、凸部４１、側部４３、凸部４５、側部４７、凸部４１…により画定されている。凸部４１は、拡散層１６ａに接触するように拡散層１６ａ側に突出している。凸部４５は、拡散層１６ａには接触せずに拡散層１６ａとは反対側に突出している。側部４３は、凸部４１と凸部４１よりも＋Ｘ方向側にある凸部４５との間で傾斜して連続している。側部４７は、凸部４５と凸部４５よりも＋Ｘ方向側にある凸部４１との間を傾斜して連続している。
【００２９】
拡散層１６ａ側で、側部４３、凸部４５、及び側部４７により囲まれた空間が、セパレータ４０の流路溝４０Ａとして画定される。また、凸部４５は図２に示した単セル２の下方側に隣接する不図示の他の単セルのカソードセパレータに当接する。この不図示のカソードセパレータ側で、凸部４１と、側部４３及び４７とにより囲まれた空間がセパレータ４０の流路溝４０Ｂとして画定される。このように流路溝４０Ａ及び４０Ｂも、セパレータ４０に表裏一体に形成されており、金属板４０ｃと樹脂層４０ａ及び４０ｂとがプレス加工されて形成された流路溝の一例である。
【００３０】
図３は、セパレータ２０の部分拡大断面図である。金属板２０ｃは、面２０ｃ１と、面２０ｃ１とは反対側の面２０ｃ２とを有している。面２０ｃ１及び２０ｃ２には、それぞれ樹脂層２０ａ及び２０ｂにより被覆されている。面２０ｃ１及び２０ｃ２は、それぞれ第１及び第２面の一例である。凸部２１及び２５は、それぞれ金属板２０ｃの面２０ｃ１及び２０ｃ２側に突出した第１及び第２凸部の一例である。また、セパレータ２０は、図２には符号を示していないが、曲部２２、２４、２６、及び２８を有する。曲部２２は、凸部２１及び側部２３間で湾曲している。同様に曲部２４は側部２３及び凸部２５間で、曲部２６は凸部２５及び側部２７間で、曲部２８は側部２７及び凸部２１間で湾曲している。曲部２２は、側部２３と凸部２１との間で湾曲した第１曲部の一例であり、曲部２８は、側部２７と凸部２１との間で湾曲した第１曲部の一例である。曲部２４は、側部２３と凸部２５との間で湾曲した第２曲部の一例であり、曲部２６は、側部２７と凸部２５との間で湾曲した第２曲部の一例である。セパレータ２０全体の厚みは、各箇所で略均一である。凸部２１及び２５は、Ｘ方向に互いに略平行であって略直線状である。側部２３は、凸部２１から＋Ｘ方向にかけて＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向の間で傾斜しており、略直線状である。側部２７は、凸部２５から＋Ｘ方向にかけて＋Ｘ方向及び−Ｚ方向の間で傾斜しており、略直線状である。
【００３１】
ここで、凸部２１、曲部２２、側部２３、曲部２４、凸部２５、曲部２６、側部２７、及び曲部２８のそれぞれでの樹脂層２０ａ及び２０ｂの外面を、凸面２１ａ及び凹面２１ｂ、曲面２２ａ及び２２ｂ、側面２３ａ及び２３ｂ、曲面２４ａ及び２４ｂ、凹面２５ａ及び凸面２５ｂ、曲面２６ａ及び２６ｂ、側面２７ａ及び２７ｂ、及び曲面２８ａ及び２８ｂとする。凸面２１ａ、曲面２２ａ、側面２３ａ、曲面２４ａ、凹面２５ａ、曲面２６ａ、側面２７ａ、及び曲面２８ａは、金属板２０ｃと反対側にある樹脂層２０ａの第１外面の一例である。凹面２１ｂ、曲面２２ｂ、側面２３ｂ、曲面２４ｂ、凸面２５ｂ、曲面２６ｂ、側面２７ｂ、及び曲面２８ｂは、金属板２０ｃと反対側にある樹脂層２０ｂの第２外面の一例である。また、凸部２１、曲部２２、側部２３、曲部２４、凸部２５、曲部２６、側部２７、及び曲部２８のそれぞれでの金属板２０ｃの領域を、凸域２１ｃ、曲域２２ｃ、側域２３ｃ、曲域２４ｃ、凸域２５ｃ、曲域２６ｃ、側域２７ｃ、及び曲域２８ｃとする。
【００３２】
凸面２１ａ及び２５ｂと凹面２１ｂ及び２５ａとは、Ｘ方向に互いに略平行である。側面２３ａ及び２３ｂは互いに略平行である。凸面２１ａ及び２５ｂは、それぞれ金属板２０ｃの面２０ｃ１及び２０ｃ２側に位置している。また、凹面２１ｂは凹面２５ａよりも金属板２０ｃの面２０ｃ１側に位置しており、後述する流路溝２０Ａ及び２０Ｂの深さが確保されている。側面２７ａ及び２７ｂは互いに略平行ある。側面２３ａ及び２３ｂと、側面２７ａ及び２７ｂとは、凸部２５を通過するＸ軸に垂直な面に対して略対称である。凸面２１ａ及び２５ｂと凹面２１ｂ及び２５ａとは平坦であるが、凸面２１ａ及び凹面２１ｂの間にある凸域２１ｃは−Ｚ方向、換言すれば面２０ｃ１側に僅かに凸となるように湾曲している。これに対して、凹面２５ａ及び凸面２５ｂの間にある凸域２５ｃは＋Ｚ方向、換言すれば面２０ｃ２側に僅かに凸となるように湾曲している。
【００３３】
側面２３ａ、２３ｂ、２７ａ、及び２７ｂも平坦であるがこれに限定されない。凸面２１ａ及び側面２３ａ間のセパレータ２０の外側の角度、側面２３ｂ及び凸面２５ｂ間のセパレータ２０の外側の角度、凸面２５ｂ及び側面２７ｂ間のセパレータ２０の外側の角度、側面２７ａ及び凸面２１ａ間のセパレータ２０の外側の角度はそれぞれ１８０度より大きく２７０度以下に設定されている。凹面２１ｂ及び側面２３ｂ間のセパレータ２０の外側の角度、側面２３ａ及び凹面２５ａ間のセパレータ２０の外側の角度、凹面２５ａ及び側面２７ａ間のセパレータ２０の外側の角度、側面２７ｂ及び凹面２１ｂ間のセパレータ２０の外側の角度はそれぞれ９０度以上１８０度未満に設定されている。
【００３４】
金属板２０ｃの凸域２１ｃは、凸域２１ｃの厚み以上に凸面２１ａから離れて凸面２１ａよりも凹面２１ｂの近くに位置している。また金属板２０ｃの凸域２５ｃは、凸域２５ｃの厚み以上に凸面２５ｂから離れて凸面２５ｂよりも凹面２５ａの近くに位置している。換言すれば、凸部２１では樹脂層２０ｂは樹脂層２０ａよりも薄く、凸部２５では樹脂層２０ａは樹脂層２０ｂよりも薄い。このため、流路溝２０Ａの深さに相当するＺ方向での凸面２１ａから凹面２５ａまでの距離Ｄ１よりも、金属板２０ｃの深さに相当するＺ方向での凸域２１ｃから凸域２５ｃまでの距離Ｄ２の方が短い。尚、距離Ｄ２は、詳細には、Ｘ方向での凸域２１ｃの中心から、Ｘ方向での凸域２５ｃの中心までの、Ｚ方向での距離である。距離Ｄ１は、流路溝２０Ｂの深さに相当するＺ方向での凹面２１ｂから凸面２５ｂまでの距離と略同じである。尚、凹面２１ｂ及び凸面２５ｂの少なくとも一方側平坦ではない場合には、距離Ｄ１はＺ方向での凹面２１ｂから凸面２５ｂまでの距離の平均値とする。
【００３５】
ここで、上述したようにセパレータ２０はプレス加工により形成され、詳細は後述するが、図３に示した金属板２０ｃもプレス加工により形成されている。プレス加工の際には、凸域２１ｃ及び２５ｃは略平行のままＺ方向に互いに引き離されるように変形されるため、凸域２１ｃ及び２５ｃのＺ方向での距離が大きいと、側域２３ｃ及び２７ｃの各伸び量が増大して薄肉となり、金属板２０ｃの剛性が低下する可能性がある。しかしながら本実施例のように、凸域２１ｃは凸面２１ａよりも凹面２１ｂの近くに位置し凸域２５ｃは凸面２５ｂよりも凹面２５ａの近くに位置することにより、側域２３ｃ及び２７ｃの伸び量の増大が抑制されている。このため、側域２３ｃ及び２７ｃが薄肉となることが抑制され、金属板２０ｃの剛性の低下も抑制されている。
【００３６】
更に、側域２３ｃ及び２７ｃの各伸び量を抑制するために流路溝２０Ａ及び２０Ｂ自体の深さを浅くする必要もないため、流路溝２０Ａ及び２０Ｂをそれぞれ流通する酸化剤ガス及び冷媒の圧力損失の増大も抑制されている。これにより、燃料電池１の発電効率の低下や、冷却効率の低下が抑制される。また、側域２３ｃ及び２７ｃの各伸び量を抑制するために流路溝２０Ａ及び２０Ｂの深さを確保しつつ幅を広くする必要もないため、ＭＥＧＡ１０を適切な間隔で挟持でき、これによりＭＥＡ１１の膨潤及び伸縮の繰り返しによるＭＥＡ１１の強度の低下を抑制できる。
【００３７】
曲域２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、及び２８ｃは、金属板２０ｃの他の領域よりも比較的曲率が大きい領域である。図３に示すように、曲域２２ｃは曲面２２ｂの方が曲面２２ａよりも近く、曲域２４ｃは曲面２４ａの方が曲面２４ｂよりも近く、曲域２６ｃは曲面２６ａの方が曲面２６ｂよりも近く、曲域２８ｃは曲面２８ｂの方が曲面２８ａよりも近い。これにより、Ｘ方向に対する勾配は、側域２３ｃの方が側面２３ａ及び２３ｂのそれぞれよりも緩やかであり、同様に側域２７ｃの方が側面２７ａ及び２７ｂのそれぞれよりも緩やかである。従って、曲域２２ｃの曲率は、曲面２２ａ及び２２ｂのそれぞれよりも小さい。同様に、曲域２４ｃの曲率は、曲面２４ａ及び２４ｂのそれぞれよりも小さく、曲域２６ｃの曲率は、曲面２６ａ及び２６ｂのそれぞれよりも小さく、曲域２８ｃの曲率は、曲面２８ａ及び２８ｂのそれぞれよりも小さい。以上のように、金属板２０ｃの他の領域よりも比較的曲率が大きくなりやすい領域での曲率が抑制されている。ここで金属板での各領域での曲率が大きいと、金属板の剛性が低下する可能性がある。これに対して本実施例の金属板２０ｃでは上述のように曲率が抑制されているため、金属板２０ｃの剛性の低下が抑制されている。
【００３８】
また、上述したように凸面２５ｂは平坦であるため、このセパレータ２０の凸面２５ｂとセパレータ２０に隣接した他の単セルのセパレータとの接触面積を確保できる。これにより、セパレータ２０と隣接する他のセルのセパレータとの間の電気抵抗の増大が抑制される。また、凸面２５ｂに隣接した曲面２４ｂ及び２６ｂの各曲率は、曲域２４ｃ及び２６ｃのそれぞれよりも大きい。ここで、凸面２５ｂに隣接した曲面２４ｂ及び２６ｂの各曲率が小さいと、曲面２４ｂ及び２６ｂは緩やかに湾曲することになるため、その分だけ凸面２５ｂでの平坦な面積が減少する。本実施例では凸面２５ｂに隣接した曲面２４ｂ及び２６ｂの各曲率は、曲域２４ｃ及び２６ｃのそれぞれよりも大きいため、凸面２５ｂの平坦な面積が確保されている。これによっても隣接した他の単セルのセパレータとの接触面積が確保され、セパレータ間の電気抵抗の増大が抑制されている。
【００３９】
同様に、凸面２１ａも平坦であり、凸面２１ａに隣接した曲面２２ａ及び２８ａの各曲率は、曲域２２ｃ及び２８ｃのそれぞれよりも大きい。このため、セパレータ２０の凸面２１ａと拡散層１６ｃとの接触面積を確保できる。これにより、セパレータ２０とセパレータ４０との間でＭＥＧＡ１０を安定した状態で挟持できる。ＭＥＡ１１を十分な挟持力で保持することができ、挟持力が弱い領域でＭＥＡ１１が膨潤及び伸縮を繰り返して強度が低下することを抑制できる。
【００４０】
また、特に限定されないが、凸部２１での樹脂層２０ｂの平均の厚みは、凸部２１での樹脂層２０ａの平均の厚みと樹脂層２０ｂの平均の厚みの合計値の４０％以下、更に好ましくは３０％以下であり、凸部２５での樹脂層２０ａの平均の厚みは、凸部２５での樹脂層２０ａの平均の厚みと樹脂層２０ｂの平均の厚みの合計値の４０％以下、更に好ましくは３０％以下である。凸域２１ｃが凹面２１ｂのより近くに位置し、凸域２５ｃが凹面２５ａのより近くに位置する方が、側域２３ｃの伸び量の増大を抑制できるからである。
【００４１】
ここで、凸部２１での樹脂層２０ａの平均の厚みとは、具体的には、Ｚ方向での凸域２１ｃの面２０ｃ１から凸面２１ａまでの距離の凸部２１内での平均である。同様に、凸部２１での樹脂層２０ｂの平均の厚みとは、Ｚ方向での凸域２１ｃの面２０ｃ２から凹面２１ｂまでの距離の凸部２１内での平均である。凸部２５での樹脂層２０ａの平均の厚みとは、Ｚ方向での凸域２５ｃの面２０ｃ１から凹面２５ａまでの距離の凸部２５内での平均である。凸部２５での樹脂層２０ｂの平均の厚みとは、Ｚ方向での凸域２５ｃの面２０ｃ２から凸面２５ｂまでの距離の凸部２５内での平均である。
【００４２】
例えば一例として、凸部２１での樹脂層２０ｂの平均の厚みは４０μｍであり、凸部２１での樹脂層２０ａの平均の厚みは６０μｍである場合、樹脂層２０ｂの平均の厚みは、樹脂層２０ａの平均の厚みと樹脂層２０ｂの平均の厚みの合計値の４０％である。また、他の例として、凸部２１での樹脂層２０ｂの平均の厚みは３０μｍであり、凸部２１での樹脂層２０ａの平均の厚みは７０μｍである場合には、樹脂層２０ｂの平均の厚みは、樹脂層２０ａの平均の厚みと樹脂層２０ｂの平均の厚みの合計値の３０％である。尚、凸部２１での樹脂層２０ｂの平均の厚みは、金属板２０ｃを被覆するのに十分な厚さを有していればよく、例えば樹脂層２０ａの平均の厚みと樹脂層２０ｂの平均の厚みの合計値の５％でもよい。凸部２５での樹脂層２０ａの平均の厚みについても同様である。
【００４３】
樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃの合計の厚みに占める金属板２０ｃの厚みの割合は、特に限定されないが、５０％以下に設定されることが望ましく、３５％以下に設定されることがさらに望ましい。樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃとの合計の厚みに対して金属板２０ｃの厚みが薄いほど、樹脂層２０ａ及び２０ｂの厚みが相対的に厚くなるため、例えば曲域２２ｃや曲域２４ｃでの曲率の増大を抑制できるからである。例えば一例として、樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃの合計の厚みは２００μｍであり、金属板２０ｃの厚みは１００μｍの場合には、樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃの合計の厚みに占める金属板２０ｃの厚みの割合は、５０％である。また、他の例として、樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃの合計の厚みは１５０μｍであり、金属板２０ｃの厚みは５０μｍである場合には、樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃの合計の厚みに占める金属板２０ｃの厚みの割合は、３３．３％である。尚、金属板２０ｃの厚みは、セパレータの両面の間のガスシールを満足するのに十分な厚さがあればよく、樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃの合計の厚みに占める金属板２０ｃの厚みの割合は、例えば１５％でもよい。
【００４４】
また、特に限定されないが、距離Ｄ２は距離Ｄ１の９５％以下であることが望ましく、９０％以下であることがさらに望ましい。側域２３ｃ及び２７ｃの伸び量の増大を抑制しつつ流路溝２０Ａ及び２０Ｂの深さを確保できるからである。一例として、距離Ｄ１は４００μｍであり、距離Ｄ２は３８０μｍである場合には、距離Ｄ２は距離Ｄ１の９５％である。他の例として、距離Ｄ１は３００μｍであり、距離Ｄ２は２７０μｍである場合には、距離Ｄ２は距離Ｄ１の９０％である。
【００４５】
また、金属板２０ｃは、凸域２１ｃが面２０ｃ１側に僅かに凸となるように湾曲し、凸域２５ｃは面２０ｃ２側に僅かに凸となるように湾曲している。これにより、曲域２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、及び２８ｃでの各曲率が増大することが抑制されている。
【００４６】
次に、セパレータ２０の製造方法について説明する。図４は、セパレータ２０の製造方法を示すフローチャートである。図５Ａ〜図６Ｂは、セパレータ２０の製造方法の説明図である。セパレータ２０は上述したようにプレス加工により製造される。尚、図５Ａ〜図６Ｂにおいては、プレス加工に用いられる金型の一部分を拡大した断面で示している。まず、平板状の金属板２０ｃ´を準備する（ステップＳ１０）。金属板２０ｃ´は、製造後のセパレータ２０の金属板２０ｃを構成する。次に図５Ａ及び図５Ｂに示すように金属板２０ｃ´を金型５０及び６０によりプレス加工する（ステップＳ２０）。図５Ａ及び図５Ｂでは、金型５０及び６０の一部分のみを示しているが、実際には図５Ａ及び図５Ｂに示した形状がＸ方向に連続するように形成されている。
【００４７】
金型５０の金属板２０ｃ´側には、Ｘ方向に順に凹面５１、側面５３、凸面５５、側面５７、凹面５１…が形成されている。凸面５５は、凹面５１よりも金属板２０ｃ´側に突出しており、凹面５１は凸面５５よりも金属板２０ｃ´から退避している。凹面５１は、金属板２０ｃ´とは反対側に僅かに凸となるように湾曲している。凸面５５は、金属板２０ｃ´側に僅かに凸となるように湾曲している。凹面５１及び凸面５５間のＺ方向での距離Ｄ２は、図３に示した距離Ｄ２と同じである。側面５３は、凹面５１と凹面５１よりも＋Ｘ方向側にある凸面５５との間に位置して傾斜している。側面５７は、凸面５５と凸面５５よりも＋Ｘ方向側にある凹面５１との間に位置して傾斜している。
【００４８】
金型６０の金属板２０ｃ´側には、Ｘ方向に順に凸面６１、側面６３、凹面６５、側面６７、凸面６１…が形成されている。凹面６５は、凸面６１よりも金属板２０ｃ´から退避しており、凸面６１は凹面６５よりも金属板２０ｃ´側に突出している。凸面６１は、金属板２０ｃ´側に僅かに凸となるように湾曲している。凸面６１及び凹面６５間のＺ方向での距離Ｄ２は、図３に示した距離Ｄ２と同じである。凹面６５は、金属板２０ｃ´とは反対側に僅かに凸となるように湾曲している。側面６３は、凸面６１と凸面６１よりも＋Ｘ方向側にある凹面６５との間に位置して傾斜している。側面６７は、凹面６５と凹面６５よりも＋Ｘ方向側にある凸面６１との間に位置して傾斜している。
【００４９】
凹面５１、側面５３、凸面５５、及び側面５７はそれぞれ凸面６１、側面６３、凹面６５、及び側面６７と互いに相補形状である。金型５０及び６０は、凹面５１、側面５３、凸面５５、及び側面５７がそれぞれ凸面６１、側面６３、凹面６５、及び側面６７と対向するように予め配置されている。このため、図５Ｂに示すように金型５０及び６０により金属板２０ｃ´をプレス加工することにより、図３に示した形状の金属板２０ｃが形成される。尚、図５Ｂでは曲域２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、２８ｃの符号の図示は省略してある。
【００５０】
次に、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´を準備する（ステップＳ３０）。樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´は、製造後のセパレータ２０の樹脂層２０ａ及び２０ｂを構成する。樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´は、例えば樹脂バインダとして熱硬化性樹脂が用いられている場合には、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低い温度にまで加熱して半硬化状態にして予めシート状に成形したものである。次に図６Ａ及び図６Ｂに示すように、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の間に金属板２０ｃを配置して樹脂シート２０ａ´が金型７０側に位置し樹脂シート２０ｂ´が金型８０側に位置するようにして、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´と金属板２０ｃとを金型７０及び８０により加熱プレス加工をする（ステップＳ４０）。図６Ａ及び図６Ｂでも同様に、金型７０及び８０の一部分のみを示しているが、実際には図６Ａ及び図６Ｂに示した形状がＸ方向に連続するように形成されている。
【００５１】
ここで、金型７０の樹脂シート２０ａ´側には、Ｘ方向に順に凹面７１、側面７３、凸面７５、側面７７、凹面７１…が形成されている。凸面７５は、凹面７１よりも樹脂シート２０ａ´側に突出しており、凹面７１は凸面７５よりも樹脂シート２０ａ´から退避している。凹面７１及び凸面７５は互いにＸ方向に略平行であって平坦に形成されている。凹面７１及び凸面７５間のＺ方向での距離Ｄ１は、図３に示した距離Ｄ１と同じであり、距離Ｄ２よりも長く設定されている。側面７３は、凹面７１と凹面７１よりもＸ方向側にある凸面７５との間に位置して傾斜している。側面７７は、凸面７５と凸面７５よりもＸ方向側にある凹面７１との間に位置して傾斜している。
【００５２】
金型８０の樹脂シート２０ｂ´側には、＋Ｘ方向に順に凸面８１、側面８３、凹面８５、側面８７、凸面８１…が形成されている。凹面８５は、凸面８１よりも樹脂シート２０ｂ´から退避しており、凸面８１は凹面８５よりも樹脂シート２０ｂ´側に突出している。凸面８１及び凹面８５は互いにＸ方向に略平行であって平坦に形成されている。凸面８１及び凹面８５間のＺ方向での距離Ｄ１は、図３に示した距離Ｄ１と同じであり、距離Ｄ２よりも長く設定されている。側面８３は、凸面８１と凸面８１よりも＋Ｘ方向側にある凹面８５との間に位置して傾斜している。側面８７は、凹面８５と凹面８５よりも＋Ｘ方向側にある凸面８１との間に位置して傾斜している。
【００５３】
凹面７１、側面７３、凸面７５、及び側面７７はそれぞれ凸面８１、側面８３、凹面８５、及び側面８７と互いに相補形状である。金型７０及び８０は、凹面７１、側面７３、凸面７５、及び側面７７がそれぞれ凸面８１、側面８３、凹面８５、及び側面８７と対向するように予め配置されている。
【００５４】
尚、Ｘ方向に対する勾配は、側面７３及び８３のそれぞれの方が上述した側面５３及び６３のそれぞれよりも急であり、側面７７及び８７のそれぞれの方が側面５７及び６７のそれぞれよりも急に設定されている。即ち、Ｘ方向に対する勾配は、側面７３及び８３のそれぞれの方が金属板２０ｃの側域２３ｃよりも急であり、側面７７及び８７のそれぞれの方が側域２７ｃよりも急である。
【００５５】
樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´と金属板２０ｃとを金型７０及び８０の間にセットする際には、樹脂シート２０ａ´を介して金属板２０ｃの凸域２１ｃ、側域２３ｃ、凸域２５ｃ、及び側域２７ｃがそれぞれ金型７０の凹面７１、側面７３、凸面７５、及び側面７７に対向し、樹脂シート２０ｂ´を介して金属板２０ｃの凸域２１ｃ、側域２３ｃ、凸域２５ｃ、及び側域２７ｃがそれぞれ金型８０の凸面８１、側面８３、凹面８５、及び側面８７と対向するようにセットする。
【００５６】
加熱プレス加工では、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の粘性を考慮して、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´が完全に熱硬化する前に金型７０及び８０により所望の形状となるように、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´への加熱温度が調整される。加熱プレス加工の実行の際には、樹脂シート２０ａ´は金型７０と金属板２０ｃとの間で圧縮される。
【００５７】
加熱プレス加工では、樹脂シート２０ａ´は、凸面７５により金属板２０ｃ側に押圧されつつ、凸面７５よりもＸ方向にずれた位置にある凸域２１ｃにより金型７０側に押圧される。ここで、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´は前述のように半硬化状態であり、金属板２０ｃに較べて十分に柔らかい。したがって、金属板２０ｃをほぼ変形させることなく、押圧により樹脂シート２０ａ´は、金型７０と金属板２０ｃとの間でこれらに沿うように湾曲する。同様に、樹脂シート２０ｂ´は、凸面８１により金属板２０ｃ側に押圧されつつ、凸面８１よりもＸ方向にずれた位置にある凸域２５ｃにより金型８０側に押圧される。これにより樹脂シート２０ｂ´は、金型８０と金属板２０ｃとの間でこれらに沿うように湾曲する。
【００５８】
金型７０と金属板２０ｃとが更に接近すると、凹面７１と凸域２１ｃとのＺ方向での隙間よりも凸面７５と凸域２５ｃとのＺ方向での隙間が先に狭くなり、凸面７５と凸域２５ｃとにより樹脂シート２０ａ´の一部が先に押し潰される。押しつぶされた樹脂シート２０ａ´の一部は、側面７３と側域２３ｃの間を介して凸面７５よりも−Ｘ方向側にある隙間の広い凹面７１と凸域２１ｃとの間、及び側面７７と側域２７ｃの間を介して凸面７５よりも＋Ｘ方向側にある隙間の広い凹面７１と凸域２１ｃとの間に流動する。これにより、樹脂シート２０ａ´の凸面７５と凸域２５ｃとの間の部分は薄くなり、樹脂シート２０ａ´の凹面７１と凸域２１ｃとの間の部分は厚くなる。
【００５９】
同様に、金型８０と金属板２０ｃとが更に接近すると、凹面８５と凸域２５ｃとのＺ方向での隙間よりも凸面８１と凸域２１ｃとのＺ方向での隙間が先に狭くなり、凸面８１と凸域２１ｃとにより樹脂シート２０ｂ´の一部が先に押し潰される。押し潰された樹脂シート２０ｂ´の一部は、側面８３と側域２３ｃとの間を介して＋Ｘ方向に流動して隙間の広い凹面８５と凸域２５ｃとの間、及び側面８７と側域２７ｃとの間を介して−Ｘ方向側に流動して隙間の広い凹面８５と凸域２５ｃとの間に流動する。これにより、樹脂シート２０ｂ´の凸面８１と凸域２１ｃとの間の部分は薄くなり、樹脂シート２０ｂ´の凹面８５と凸域２５ｃとの間の部分は厚くなる。
【００６０】
このように、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´が変形及び圧縮されて図６Ｂに示すように樹脂層２０ａ及び２０ｂが形成され、流路溝２０Ａ及び２０Ｂが成形される。尚、加熱プレス加工で樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の一部が流動してそれぞれ樹脂層２０ａ及び２０ｂが形成されるように、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の樹脂バインダの粘性が予め調整されており、加熱プレス加工でのこれらの加熱温度も調整されている。尚、加熱プレス加工により樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´は圧縮されるため、加熱プレス加工後の樹脂層２０ａ及び２０ｂの合計の厚みは、プレス加工前の樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の合計の厚みよりも薄くなっている。
【００６１】
次に、流路溝２０Ａ及び２０Ｂが成形された後に、一体化された樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃとに穴開け加工を実施して図１に示したように孔ｃ１〜ｃ６を形成する（ステップＳ５０）。このようにしてセパレータ２０が製造される。尚、セパレータ４０も同様の方法により製造される。尚、上記の製造方法において、ステップＳ３０を実行した後にステップＳ１０及びＳ２０を実行してもよいし、ステップＳ１０及びＳ３０を実行した後にステップＳ２０を実行してもよい。
【００６２】
次に、セパレータ２０の製造方法の変形例について説明する。図７は、セパレータ２０の製造方法の変形例を示すフローチャートである。図８Ａ及び図８Ｂは、セパレータ２０の製造方法の変形例の説明図である。最初に上述した平板状の金属板２０ｃ´と樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´とを準備する（ステップＳ１０´）。次に図８Ａ及び図８Ｂに示すように、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の間に金属板２０ｃ´を配置した状態で、樹脂シート２０ａ´が金型７０側に位置し、樹脂シート２０ｂ´が金型８０側に位置するように、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´と金属板２０ｃ´とを金型７０及び８０の間にセットして、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´と金属板２０ｃ´とを金型７０及び８０により加熱プレス加工する（ステップＳ４０´）。
【００６３】
圧縮が開始されると、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´と金属板２０ｃ´とは積層された状態で、凸面７５は樹脂シート２０ａ´を金型８０側に押圧し、凸面８１は樹脂シート２０ｂ´を金型７０側に押圧し、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´と金属板２０ｃ´とは一体的に金型７０及び８０の形状に沿うように湾曲する。更に金型７０及び８０が接近すると、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´は金属板２０ｃ´よりも変形が容易であるため、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´はそれぞれ金型７０及び８０の形状に沿うように変形するが、金属板２０ｃ´の変形量は、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´よりも小さくなる。このため、図８Ｂに示すように金型７０及び８０の間で、金属板２０ｃ´は変形量ができるだけ少なくなるように変形し、結果的に図３に示した金属板２０ｃと略同じ形状となる。また樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´が変形及び圧縮されて、図６Ｂに示すように樹脂層２０ａ及び２０ｂが形成される。次に、一体化された樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃとに穴開け加工を実施して孔ｃ１〜ｃ６を形成する（ステップＳ５０）。尚、変形例において金属板２０ｃ´の変形量は、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の粘度を変更することにより、調整することができる。樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の粘度が相対的に低ければ、金属板２０ｃ´の変形量は相対的に小さくなり、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の粘度が相対的に高ければ、金属板２０ｃ´の変形量は相対的に大きくなる。
【００６４】
このように変形例の製造方法では、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´と平板状の金属板２０ｃ´とを一度の加熱プレス加工を実施することによって、流路溝２０Ａ及び２０Ｂを成形でき、製造方法が簡素化されている。尚、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´と金属板２０ｃ´との接合力を向上させるために、プレス加工前に金属板２０ｃ´の両面に予め下塗り塗料を塗布していてもよい。これにより、完成後のセパレータ２０の剛性を確保できる。また、プレス加工前に金属板２０ｃ´に樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の表面部分を予め接合しておいてもよい。これによりプレス加工時での金属板２０ｃ´と樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´との取り扱いが容易になる。
【００６５】
セパレータ２０の製造方法は上記に限定されない。例えば、金属板２０ｃ´、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´をそれぞれ個別にプレス加工して、金属板２０ｃ、樹脂層２０ａ及び２０ｂを作成し、その後に金属板２０ｃに樹脂層２０ａ及び２０ｂを張り付けてもよい。この場合、金型７０と、金属板２０ｃと略同じ形状の金型とを用いて樹脂シート２０ａ´をプレス加工して樹脂層２０ａを作成し、金型８０と、金属板２０ｃと略同じ形状の金型とにより樹脂シート２０ｂ´を用いてプレス加工して樹脂層２０ｂを作成する。
【００６６】
上記の製造方法の説明では、樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´の樹脂バインダが熱硬化性樹脂の場合を例に説明したが、樹脂バインダが熱可塑性樹脂の場合も同様に加熱プレス前にある程度の温度にまで樹脂シートを加熱して半溶融状態にしておき、粘性が低下しすぎない温度にまで樹脂シートを加熱プレス加工し、その後に樹脂シートを冷却すればよい。
【００６７】
上記の燃料電池１の単セル２では、金属板２０ｃの両面にそれぞれ樹脂層２０ａ及び２０ｂが形成されたセパレータ２０と、金属板４０ｃの両面にそれぞれ樹脂層４０ａ及び４０ｂが形成されたセパレータ４０とを用いたがこれに限定されない。例えば、セパレータ２０及び４０の一方の代わりに、金属板のみで形成されたセパレータを用いてもよい。
【００６８】
上記実施例では、金属板２０ｃは、凸域２１ｃが面２０ｃ１側に僅かに凸となるように湾曲し、凸域２５ｃは面２０ｃ２側に僅かに凸となるように湾曲しているがこれに限定されず、凸域２１ｃ及び２５ｃは凸面２１ａ、凹面２１ｂ、凹面２５ａ、及び凸面２５ｂと略平行であってもよい。
【００６９】
上記のセパレータ２０は、冷媒として液体を用いた水冷式の燃料電池１に採用されているが、これに限定されず、冷媒として空気を用いた空冷式の燃料電池に採用してもよい。
【００７０】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
２０  カソードセパレータ
２０Ａ  カソード流路溝（流路溝）
２０Ｂ  冷媒流路溝（流路溝）
２０ａ、２０ｂ  導電性樹脂層（第１及び第２導電性樹脂シート）
２０ａ´、２０ｂ´  樹脂シート
２０ｃ、２０ｃ´  金属板
２０ｃ１、２０ｃ２  面（第１及び第２面）
２１、２５  凸部（第１及び第２凸部）
２２、２４、２６、２８  曲部（第１及び第２曲部）
２３、２７  側部
２１ａ、２５ｂ  凸面（第１及び第２外面）
２１ｂ、２５ａ  凹面（第１及び第２外面）
２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ  曲面（第１及び第２外面）
２３ａ、２３ｂ、２７ａ、２７ｂ  側面
２１ｃ、２５ｃ  凸域
２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、２８ｃ  曲域
２３ｃ、２７ｃ  側域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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