(57)【要約】      （修正有）【課題】流路溝の幅や深さに影響を与えない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の製造方法の提供。【解決手段】第１凸面及び第１凹面と、前記第１凸面及び第１凹面の間を繋ぐ第１側面と、を有した第１金型と、前記第１凸面及び第１凹面に夫々対向した第２凹面及び第２凸面と、前記第１側面に対向して前記第２凹面及び第２凸面の間を繋ぐ第２側面とを有した第２金型と、平板状の金属板と、２つの導電性樹脂シートとを準備し、前記金属板の両面に前記導電性樹脂シートを配置した状態で、前記金属板と２つの前記導電性樹脂シートとを２つの金型を用いて加熱プレス加工して、金属板と２つの前記導電性樹脂シートとに流路溝を形成し、前記第１凸面が、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向での当該第１凸面の両端部の間に、当該第１凸面の両端部の夫々よりも前記第２凹面側への突出高さが高い第１部位を有しているセパレータの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１凸面及び第１凹面と、前記第１凸面及び第１凹面の間を繋ぐ第１側面と、を有した第１金型を準備する工程と、
前記第１凸面及び第１凹面にそれぞれ対向した第２凹面及び第２凸面と、前記第１側面に対向して前記第２凹面及び第２凸面の間を繋ぐ第２側面と、を有した第２金型を準備する工程と、
平板状の金属板と、２つの導電性樹脂シートとを準備する工程と、
前記金属板の一方側に２つの前記導電性樹脂シートの一方を配置し前記金属板の他方側に２つの前記導電性樹脂シートの他方を配置した状態で、前記金属板と２つの前記導電性樹脂シートとを前記第１及び第２金型を用いて加熱プレス加工することにより、前記金属板と２つの前記導電性樹脂シートとに流路溝を形成する工程と、を備え、
前記第１凸面は、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向での当該第１凸面の両端部の間に、当該第１凸面の両端部のそれぞれよりも前記第２凹面側への突出高さが高い第１部位を有している、燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項２】
前記第１部位は、前記第１凸面上から部分的に前記第２凹面側に突出している、請求項１の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項３】
前記第１部位は、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向で前記第１凸面の中心に位置している、請求項２の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項４】
前記第１部位は、単一の前記第１凸面上に、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向に複数設けられている、請求項２又は３の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項５】
前記第１部位は、前記両端部のそれぞれよりも前記突出高さが高くなるように湾曲している、請求項１の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項６】
前記第１側面は、前記第１部位に連続的に湾曲している、請求項５の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項７】
前記第１部位では、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向での前記第１凸面の中心が最も前記第２凹面側に突出している、請求項５又は６の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項８】
前記第２凸面は、前記第２凸面及び第２凹面が並んだ方向での当該第２凸面の両端部の間に、当該第２凸面の両端部のそれぞれよりも前記第１凹面側への突出高さが高い第２部位を有している、請求項１乃至７の何れかの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】
金属板はプレス加工により断面が波形状となるように形成される。このため、金属板に局所的に曲率が大きい箇所が発生し、流路溝の深さによっては、剛性の低下が大きくなる場合がある。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を抑制された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、第１凸面及び第１凹面と、前記第１凸面及び第１凹面の間を繋ぐ第１側面と、を有した第１金型を準備する工程と、前記第１凸面及び第１凹面にそれぞれ対向した第２凹面及び第２凸面と、前記第１側面に対向して前記第２凹面及び第２凸面の間を繋ぐ第２側面と、を有した第２金型を準備する工程と、平板状の金属板と、２つの導電性樹脂シートとを準備する工程と、前記金属板の一方側に２つの前記導電性樹脂シートの一方を配置し前記金属板の他方側に２つの前記導電性樹脂シートの他方を配置した状態で、前記金属板と２つの前記導電性樹脂シートとを前記第１及び第２金型を用いて加熱プレス加工することにより、前記金属板と２つの前記導電性樹脂シートとに流路溝を形成する工程と、を備え、前記第１凸面は、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向での当該第１凸面の両端部の間に、当該第１凸面の両端部のそれぞれよりも前記第２凹面側への突出高さが高い第１部位を有している、燃料電池用セパレータの製造方法によって達成できる。
【０００７】
加熱プレス加工において、第１凸面及び第２凹面の間の金属板の部分は、第１凸面の第１部位により第２凹面側に突出するように湾曲する。これにより、第１凸面及び第２凹面の間の金属板の部分と、第１及び第２側面の間の金属板の部分とは、連続的に湾曲する。このため、金属板での局所的な曲率の増大を抑制でき、金属板の剛性の低下を抑制できる。
【０００８】
前記第１部位は、前記第１凸面上から部分的に前記第２凹面側に突出していてもよい。
【０００９】
前記第１部位は、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向で前記第１凸面の中心に位置していてもよい。
【００１０】
前記第１部位は、単一の前記第１凸面上に、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向に複数設けられていてもよい。
【００１１】
前記第１部位は、前記両端部のそれぞれよりも前記突出高さが高くなるように湾曲していてもよい。
【００１２】
前記第１側面は、前記第１部位に連続的に湾曲していてもよい。
【００１３】
前記第１部位では、前記第１凸面及び第１凹面が並んだ方向での前記第１凸面の中心が最も前記第２凹面側に突出していてもよい。
【００１４】
前記第２凸面は、前記第２凸面及び第２凹面が並んだ方向での当該第２凸面の両端部の間に、当該第２凸面の両端部のそれぞれよりも前記第１凹面側への突出高さが高い第２部位を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
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の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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２Ａは、単セルが複数積層された燃料電池の部分断面図であり、図２Ｂは、セパレータの部分拡大断面図である。
【図３】図３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４】図４Ａ〜４Ｃは、セパレータの製造の際に用いられる金型の説明図である。
【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６は、比較例のセパレータの部分拡大断面図である。
【図７】図７Ａは、第１変形例の金型の部分拡大図であり、図７Ｂは、第２変形例の金型の部分拡大図であり、図７Ｃは、図７Ｂの部分拡大図である。
【図８】図８は、第３変形例の金型によって製造されるセパレータの部分拡大断面図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、第３変形例の金型の部分拡大図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、第３変形例の金型を用いたセパレータの製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２Ａ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２Ａ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２Ａに示した断面は、Ｙ方向に直交する断面である。
【００２２】
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。
【００２３】
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の一方の面を流通する酸化剤ガスと他方の面を流通する冷媒との間の気密性も確保されている。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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との間で傾斜して連続している。
【００２６】
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２Ａ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。
【００２７】
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。
【００２８】
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２Ａ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。
【００２９】
図２Ｂ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は、それぞれ樹脂層２０ａ及び２０ｂにより被覆されている。また、セパレータ２０は、図２Ａ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。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方向側に向かって＋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方向側に向かって＋Ｘ方向及び−Ｚ方向の間で傾斜しており、略直線状である。
【００３０】
ここで、凸部２１、側部２３、凸部２５、及び側部２７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、側面２３ａ及び２３ｂ、凹面２５ａ及び凸面２５ｂ、及び側面２７ａ及び２７ｂとする。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。
【００３１】
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。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方向側、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。尚、側面２３ａ、２３ｂ、２７ａ、及び２７ｂも平坦であるがこれに限定されない。
【００３２】
凹面２５ａのＸ方向の略中心には窪み部２５ｄが形成されている。同様に凹面２１ｂのＸ方向の略中心に窪み部２１ｄが形成されている。凸域２５ｃは、窪み部２５ｄから僅かに離れるように、凸面２５ｂ側に若干突出するように湾曲している。同様に、凸域２１ｃも、窪み部２１ｄから僅かに離れるように、凸面２１ａ側に若干突出するように湾曲している。ここで、窪み部２１ｄ及び２５ｄが設けられておらずに、図２Ｂに示した場合よりも凸域２１ｃが凹面２１ｂ側に接近しており、凸域２５ｃが凹面２５ａ側に接近している場合を想定する。この場合、詳細は後述するが、図６に示すように曲域２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、及び２８ｃ等で図２Ｂに示した場合よりも急激に湾曲して曲率が増大している可能性がある。これに対して本実施例では、凸域２１ｃ及び２５ｃはそれぞれ凸面２１ａ及び２５ｂ側に若干突出するように湾曲しているため、曲域２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、及び２８ｃでの曲率の増大が抑制されている。
【００３３】
ここで、詳細は後述するが、上述したようにセパレータ２０は加熱プレス加工により形成され、図２Ｂに示した金属板２０ｃも、加熱プレス加工の際には、平板状の金属板が金型で圧縮されて金属板２０ｃとなるように変形される。このため、図６に示すように曲率が大きい箇所が局所的に発生すると、その箇所での金属板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局所的な曲率の増大が抑制されているため、金属板２０ｃの剛性の低下も抑制されている。
【００３４】
更に、曲域２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、及び２８ｃの曲率の増大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、曲域２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、及び２８ｃの曲率の増大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。尚、窪み部２１ｄ及び２５ｄの深さはわずかであるため、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は増大しない。
【００３５】
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。
【００３６】
同様に、凸面２１ａも平坦である。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。
【００３７】
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％以下に設定されることが望ましい。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、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。
【００３８】
次に、セパレータ２０の製造方法について説明する。図３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４Ａ〜４Ｃは、セパレータ２０の製造の際に用いられる金型７０及び８０の説明図である。図４Ａは、金型７０及び８０の外観を示しており、図４Ｂ及び図４Ｃはそれぞれ金型８０及び７０の部分拡大図である。図５Ａ及び図５Ｂ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は上述したように加熱プレス加工により製造される。尚、図４Ｂ、図５Ａ、及び図５Ｂにおいては、金型の一部分を拡大した断面で示している。まず、金型７０及び８０を準備する（ステップＳ１０）。
【００３９】
図４Ａに示すように、金型７０の金型８０側の面には、Ｙ方向に延びた複数の溝７０Ａが形成されており、Ｘ方向に波形状となっている。同様に金型８０の金型７０側の面には、Ｙ方向に延びた複数の溝８０Ａが形成されており、Ｘ方向に波形状となっている。また、金型７０の金型８０側の面には、溝７０ＡをＹ方向から挟むように、凹み部７０ｃ１〜７０ｃ３と凹み部７０ｃ４〜７０ｃ６とが形成されている。同様に、金型８０の金型７０側の面には、溝８０ＡをＹ方向から挟むように、凹み部８０ｃ１〜８０ｃ３と凹み部８０ｃ４〜８０ｃ６とが形成されている。溝７０Ａ及び８０Ａは、セパレータ２０の流路溝２０Ａ及び２０Ｂを形成するための部分である。凹み部７０ｃ１〜７０ｃ６と凹み部８０ｃ１〜８０ｃ６は、互いに対向する位置にあり、孔ｃ１〜ｃ６を形成するための部分である。
【００４０】
図４Ｂに示すように溝８０Ａは、Ｘ方向に順に形成された凸面８１、側面８３、凹面８５、側面８７、凸面８１…により画定される。凹面８５は、凸面８１よりも金型７０側から退避しており、凸面８１は凹面８５よりも金型７０側に突出している。凸面８１の一部分と凹面８５とは互いにＸ方向に略平行であって平坦に形成されている。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おり、両面の間を繋いでいる。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おり、両面の間を繋いでいる。凸面８１には、凸面８１から金型７０側に部分的に突出した突出部８１ｄがＹ方向、即ち溝８０Ａが延びた方向に延びて形成されている。突出部８１ｄは、凸面８１の全面にわたって形成されている。凸面８１は、端部８１１と、端部８１１よりも＋Ｘ方向側に位置する端部８１２とを有している。端部８１１は、側面８７と凸面８１との境界部分であり、端部８１２は、凸面８１と側面８３との境界部分である。
【００４１】
突出部８１ｄは、特に限定しないが、凸面８１のＸ方向での略中心に設けられている。凸面８１からの突出部８１ｄの突出高さは、特に限定しないが、Ｙ方向で一定である。また、突出部８１ｄの形状は特に限定しないが、頂面が平坦であり、両側面がＹ方向に直交する断面視で凸面８１から−Ｚ方向に離れるに従って互いに接近するように傾斜したテーパー状である。尚、後述する図５Ａに示すように凸面８１からの突出部８１ｄの突出高さは、図２Ｂに示した窪み部２１ｄの深さと同じである。
【００４２】
図４Ｃに示すように溝７０Ａは、Ｘ方向に順に形成された凹面７１、側面７３、凸面７５、側面７７、凹面７１…により画定される。凸面７５は、凹面７１よりも金型８０側に突出しており、凹面７１は凸面７５よりも金型８０側から退避している。凹面７１と凸面７５の一部分とは互いにＸ方向に略平行であって平坦に形成されている。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おり、両面の間を繋いでいる。側面７７は、凸面７５と凸面７５よりも＋Ｘ方向側にある凹面７１との間に位置しており、両面の間を繋いでいる。凸面７５には、凸面７５から金型８０側に部分的に突出した突出部７５ｄがＹ方向、即ち溝７０Ａが延びた方向に延びて形成されている。突出部７５ｄは、凸面７５の全面にわたって形成されている。凸面７５は、端部７５１と、端部７５１よりも＋Ｘ方向側に位置する端部７５２とを有している。端部７５１は、側面７３と凸面７５との境界部分であり、端部７５２は、凸面７５と側面７７との境界部分である。
【００４３】
突出部７５ｄは、特に限定しないが、凸面７５のＸ方向での略中心に設けられている。凸面７５からの突出部７５ｄの突出高さは、特に限定しないが、Ｙ方向で一定である。また、突出部７５ｄの形状は特に限定しないが、頂面が平坦であり、両側面がＹ方向に直交する断面視で凸面７５からＺ方向に離れるに従って互いに接近するように傾斜したテーパー状である。尚、後述する図５Ａに示すように突出部７５ｄの突出高さは、上述した突出部８１ｄの突出高さと同じであって、図２Ｂに示した窪み部２５ｄの深さと同じである。
【００４４】
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。従って、金型７０の突出部７５ｄは凸面７５から金型８０の凹面８５側に部分的に突出し、金型８０の突出部８１ｄは凸面８１から金型７０の凹面７１側に部分的に突出している。換言すれば、凸面７５は、凸面７５及び凹面７１が並んだ方向での凸面７５の端部７５１及び７５２の間に、端部７５１及び７５２のそれぞれよりも凹面８５への突出高さが高い部位の一例である突出部７５ｄを有している。また、凸面８１は、凸面８１及び凹面８５が並んだ方向での凸面８１の端部８１１及び８１２の間に、端部８１１及び８１２のそれぞれよりも凹面７１側への突出高さが高い部位の一例である突出部８１ｄを有している。尚、セパレータ２０において、側面２３ａと凹面２５ａとの間、凹面２５ａと側面２７ａとの間、凹面２１ｂと側面２３ｂとの間、凹面２１ｂと側面２７ｂとの間の少なくとも何れかに、これらの面を滑らか接続する隅Ｒ部が設定される場合がある。隅Ｒ部が設定される場合には、金型７０及び８０にも対応する部分に、面が湾曲した隅Ｒ部が設定される。例えば、側面７３と凸面７５との間に隅Ｒ部が設定されている場合には、隅Ｒ部は凸面７５に含まれず、側面７３に含まれる。このため、凸面７５の端部７５１は、隅Ｒ部には含まれず、平坦な凸面７５と湾曲した隅Ｒ部との境界部分に相当する。その他、凸面７５と側面７７との間や、側面８７と凸面８１との間、側面８３と凸面８１との間に隅Ｒ部が設定される場合も同様である。即ち、端部７５２、８１１、８１２は、隅Ｒ部には含まれない。
【００４５】
上記の各面の角度は、上述したセパレータ２０の外面に対応するように以下に設定されている。具体的には、凹面７１と側面７３との間の金型７０の外側の角度、側面７７と凹面７１との間の金型７０の外側の角度、側面８３と凹面８５との間の金型８０の外側の角度、凹面８５と側面８７との間の金型８０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。側面７３と凸面７５との間の金型７０の外側の角度、凸面７５と側面７７との間の金型７０の外側の角度、凸面８１と側面８３との間の金型８０の外側の角度、側面８７と凸面８１との間の金型８０の外側の角度は、それぞれ１８０度を超えて２７０度以下に設定されている。
【００４６】
次に、金属板２０ｃ´と樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´とを準備する（ステップＳ２０）。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。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５Ａ及び図５Ｂに示すように、金属板２０ｃ´の一方側である金型７０側に樹脂シート２０ａ´を配置し、金属板２０ｃ´の他方側である金型８０側に樹脂シート２０ｂ´を配置して、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Ｓ３０）。尚、図５Ｂでは一部の符号を省略してある。
【００４７】
加熱プレス加工が開始されると、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。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、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。また、突出部７５ｄにより金属板２０ｃ´が凹面８５側に凸となるように湾曲し、同様に突出部８１ｄにより金属板２０ｃ´が凹面７１側に凸となるように湾曲する。この結果、図２Ｂに示した金属板２０ｃのように、凸域２１ｃ、側域２３ｃ、凸域２５ｃ、及び側域２７ｃは連続的に湾曲し、局所的に曲率が増大することが抑制されている。また樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´が変形及び圧縮されて、図５Ｂに示すように樹脂層２０ａ及び２０ｂが形成される。このようにして局所的な曲率の増大が抑制された金属板２０ｃを有したセパレータ２０が製造される。尚、金型７０及び８０が最も接近した際の凸面７５及び凹面８５間のＺ方向での距離は、図２に示した凸部２１及び２５の各厚みとなるように調整される。
【００４８】
また、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。また、加熱プレス加工の実行後に冷却されることにより、樹脂層２０ａ及び２０ｂと金属板２０ｃとは一体化される。尚、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。
【００４９】
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とに対して、凹み部７０ｃ１〜７０ｃ６及び８０ｃ１〜８０ｃ６に対向する部位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Ｓ４０）。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。
【００５０】
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、加熱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、加熱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。これにより加熱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。
【００５１】
また、凹面７１及び８５は平坦に形成されているため、セパレータ２０の凸面２１ａ及び２５ｂも平坦に形成され、上述したようにこのセパレータ２０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や、セパレータ２０と拡散層１６ｃとの接触面積を確保できる。
【００５２】
次に、比較例のセパレータ２０ｘについて説明する。図６は、比較例のセパレータ２０ｘの部分拡大断面図である。セパレータ２０ｘは、本実施例のセパレータ２０と同様の製造方法により製造されているが、突出部７５ｄ及び８１ｄが設けられていない２つの金型により製造されている。そのため、セパレータ２０ｘは、セパレータ２０とは異なり、窪み部２１ｄ及び２５ｄは形成されていない。また、セパレータ２０ｘの金属板２０ｃｘは、凸域２１ｃｘ、曲域２２ｃｘ、側域２３ｃｘ、曲域２４ｃｘ、凸域２５ｃｘ、曲域２６ｃｘ、側域２７ｃｘ、及び曲域２８ｃｘを有しているが、セパレータ２０の金属板２０ｃとは形状が異なっている。具体的には、図２Ｂに示した本実施例のセパレータ２０と比較して、凸域２１ｃｘは凹面２１ｂの近傍に位置し、凸域２５ｃｘは凹面２５ａの近傍に位置している。これは、上述したように突出部７５ｄ及び８１ｄが設けられていない２つの金型により製造されているからである。このため、本実施例の金属板２０ｃと比較して、曲域２２ｃｘ、２４ｃｘ、２６ｃｘ、２８ｃｘでの曲率が増大している。このように、突出部７５ｄ及び８１ｄが設けられていない２つの金型により製造されたセパレータ２０ｘでは、金属板２０ｃｘで局所的に曲率が増大している。本実施例では突出部７５ｄ及び８１ｄがそれぞれ設けられた金型７０及び８０を用いるため、金属板２０ｃの凸域２１ｃ及び凸域２５ｃがそれぞれ凹面２１ｂ及び２５ａに接近しすぎることが抑制されており、凸域２１ｃ及び凸域２５ｃが適度に湾曲されて、金属板２０ｃにおいて局所的に曲率が増大することが抑制されている。
【００５３】
上記実施例では、金型７０及び８０にはそれぞれ突出部７５ｄ及び８１ｄが形成されているが、何れか一方の金型にのみこのような突出部が形成されていてもよい。例えば金型７０に突出部７５ｄが設けられているが、金型８０に突出部８１ｄが設けられていない場合であっても、突出部７５ｄにより金属板２０ｃの凸域２５ｃは金型８０側に突出したように湾曲され、凸域２５ｃに隣接する曲域２４ｃ及び２６ｃでの曲率の増大を抑制できるからである。また、突出部７５ｄの位置は凸面７５のＸ方向での中央に限定されない。突出部７５ｄの大きさは上記のものに限定されず、金属板２０ｃの曲げの限界値等を考慮して適宜設定してもよい。突出部７５ｄの形状は上述したものに限定されず、例えば頂面が凹面８５側に湾曲状に突出していてもよく、また両側面の少なくとも一方が凸面７５に対して垂直となっていてもよい。突出部８１ｄについても同様に位置や大きさ、形状は上述した例に限定されない。また、金型７０の全ての凸面７５に突出部７５ｄが形成されている必要はなく、複数の凸面７５のうち少なくとも一つだけ突出部７５ｄが形成されていてもよい。金型８０に設けられている突出部８１ｄについても同様である。
【００５４】
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。尚、ステップＳ１０及びＳ２０において、金型７０、金型８０、金属板２０ｃ´、樹脂シート２０ａ´、及び樹脂シート２０ｂ´を準備する順序は問わない。
【００５５】
次に、複数の変形例の金型について説明する。尚、同一の構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。図７Ａは、第１変形例の金型７０ａの部分断面斜視図である。金型７０ａの凸面７５ａは、上述した部位の一例である突出部７５ｄａが形成されている。具体的には、突出部７５ｄａは、凸面７５ａ上に円錐状に形成されている。突出部７５ｄａは、溝７０Ａが延びた方向に複数設けられており、これら複数の突出部７５ｄａ全体での凸面７５ａからの突出高さは、Ｙ方向で一定ではない。このような金型７０ａ及び８０によっても、金属板２０ｃの局所的な曲率の増大を抑制できる。尚、金型８０の代わりに、金型７０ａと同様に複数の突出部７５ｄａが設けられた金型を用いてもよい。
【００５６】
突出部７５ｄａの形状は円錐状に限定されず、例えば角錐状や円柱状、又は角柱状であってもよい。複数の突出部７５ｄａは、Ｙ方向で接触するように設けられてもよいし、互いに所定の間隔を空けて設けられていてもよい。複数の突出部がＹ方向に互いに所定の間隔を空けて設けられている場合には、加熱プレス加工時によって、金属板２０ｃの凸域２５ｃの形状がＹ方向での位置によらずに一定となる程度の間隔を空けて設けられていることが望ましい。突出部７５ｄａの数や大きさは特に限定されない。
【００５７】
図７Ｂは、第２変形例の金型７０ｂの部分断面斜視図である。図７Ｃは、図７Ｂの部分拡大図である。金型７０ｂの凸面７５ｂには、上述した部位の一例として、突出部７５ｄに加えて突出部７５ｄｓが形成されている。具体的には、突出部７５ｄｓは、突出部７５ｄと略平行に延び突出部７５ｄを挟むように２つ設けられている。即ち、単一の凸面７５ｂに設けられた突出部７５ｄ及び７５ｄｓは、凹面７１及び凸面７５ｂが隣接した方向に並ぶように設けられている。突出部７５ｄｓの凸面７５ｂからの突出高さは、突出部７５ｄよりも低い。２つの突出部７５ｄｓの一方と突出部７５ｄとのＸ方向での間隔と、２つの突出部７５ｄｓの他方と突出部７５ｄとのＸ方向での間隔とは同じに設定されている。突出部７５ｄに加えて突出部７５ｄｓにより、金属板２０ｃの凸域２５ｃにおける曲域２４ｃ及び２６ｃ周辺でのＺ方向での高さ位置を精度よく加工でき、これにより金属板２０ｃ´を所望の形状に加工して金属板２０ｃで局所的に曲率が増大することを抑制できる。このような金型７０ｂ及び８０によっても、金属板２０ｃの局所的な曲率の増大を抑制できる。尚、金型８０の代わりに、金型７０ｂと同様に複数の突出部７５ｄ及び７５ｄｓが設けられた金型を用いてもよいし、金型７０ａと同様に複数の突出部７５ｄａが設けられた金型を用いてもよい。
【００５８】
凸面７５ｂからの突出高さは、突出部７５ｄｓと突出部７５ｄとで略同じであってもよいし、突出部７５ｄｓの方が突出部７５ｄよりも高くてもよい。上記変形例では、単一の凸面７５ｂに突出部７５ｄと２つの突出部７５ｄｓとの合計３つの突出部が設けられているが、突出部の数はこれに限定されない。突出部７５ｄｓの位置は上記に限定されない。また、このような複数の突出部同士のＸ方向での間隔は、一定でなくてもよい。
【００５９】
次に、第３変形例の金型７０ｃ及び８０ｃについて説明するが、金型７０ｃ及び８０ｃにより製造されるセパレータ３０について先に説明する。図８は、第３変形例の金型７０ｃ及び８０ｃによって製造されるセパレータ３０の部分拡大断面図である。金属板３０ｃは、面３０ｃ１と、面３０ｃ１とは反対側の面３０ｃ２とを有している。面３０ｃ１及び３０ｃ２には、それぞれ樹脂層３０ａ及び３０ｂにより被覆されている。樹脂層３０ａ及び３０ｂの材料は、上述した樹脂層２０ａ及び２０ｂと同様である。流路溝３０Ａ及び３０ＢはＹ方向に延びている。流路溝３０Ａ及び３０Ｂは、Ｘ方向、即ち流路溝３０Ａ及び３０Ｂが並んだ方向に繰り返し連続した、凸部３１、側部３３、凸部３５、側部３７、凸部３１…により画定されている。尚、図２Ａに示したセパレータ２０の代わりにセパレータ３０が採用される場合には、凸部３１は拡散層１６ｃに接触し、凸部３５は隣接する他のセルのセパレータに接触する。側部３３は、凸部３１と凸部３１よりも＋Ｘ方向側にある凸部３５との間で傾斜して連続している。側部３７は、凸部３５と凸部３５よりも＋Ｘ方向側にある凸部３１との間で傾斜して連続している。
【００６０】
ここで、凸部３１、側部３３、凸部３５、及び側部３７のそれぞれでの樹脂層３０ａ及び３０ｂの外面を、凸面３１ａ及び凹面３１ｂ、側面３３ａ及び３３ｂ、凹面３５ａ及び凸面３５ｂ、及び側面３７ａ及び３７ｂとする。また、凸部３１、側部３３、凸部３５、及び側部３７のそれぞれでの金属板２０ｃの領域を、凸域３１ｃ、側域３３ｃ、凸域３５ｃ、及び側域３７ｃとする。
【００６１】
凸面３１ａ及び３５ｂは、Ｘ方向に略平行であり平坦である。凹面３５ａは、凸部３５の範囲内でのＸ方向での中心に近づくにつれて流路溝３０Ａが深くなるように湾曲している。即ち、凹面３５ａ及び凸面３５ｂ間のＺ方向の距離に相当する凸部３５の厚みは、凸部３５のＸ方向での中心から離れるに従って徐々に厚くなる。同様に、凹面３１ｂは、凸部３１の範囲内でのＸ方向での中心に近づくにつれて流路溝３０Ｂが深くなるように湾曲しており、凸面３１ａ及び凹面３１ｂ間のＺ方向の距離に相当する凸部３１の厚みは、凸部３１のＸ方向での中心から離れるに従って徐々に厚くなる。側面３３ａ及び３７ａは、側面３３ａ及び３７ａの間にある凹面３５ａと連続的に湾曲している。同様に、側面３３ｂ及び３７ｂは、側面３３ｂ及び３７ｂの間にある凹面３１ｂと連続的に湾曲している。
【００６２】
次に、セパレータ３０の製造方法について説明する。セパレータ３０の製造工程の順序は、図３に示した順序と同じであるため、説明を省略する。図９Ａ及び図９Ｂは、第３変形例の金型８０ｃ及び７０ｃの部分拡大図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、第３変形例の金型８０ｃ及び７０ｃを用いたセパレータ３０の製造方法の説明図である。
【００６３】
図９Ａに示すように溝８０Ａｃは、Ｘ方向に順に形成された凸面８１ｃ、側面８３ｃ、凹面８５ｃ、側面８７ｃ、凸面８１ｃ…により画定されている。凸面８１ｃと、この凸面８１ｃの両側に位置する側面８３ｃ及び８７ｃとは連続的に湾曲しており、凸面８１ｃは後述する金型７０ｃの凹面７１ｃ側に最も突出している。同様に、図９Ｂに示すように溝７０Ａｃは、Ｘ方向に順に形成された凹面７１ｃ、側面７３ｃ、凸面７５ｃ、側面７７ｃ、凹面７１ｃ…により画定される。凸面７５ｃと、この凸面７５ｃの両側に位置した側面７３ｃ及び７７ｃとは連続的に湾曲しており、凸面７５ｃは金型８０ｃの凹面８５ｃ側に最も突出している。また、凹面７１ｃ及び８５ｃは、Ｘ方向に略平行であって平坦に形成されている。凸面８１ｃは、端部８１１ｃと、端部８１１ｃよりも＋Ｘ方向側に位置する端部８１２ｃとを有している。端部８１１ｃは、側面８７ｃと凸面８１ｃとの境界部分であり、端部８１２ｃは、凸面８１ｃと側面８３ｃとの境界部分である。凸面７５ｃは、端部７５１ｃと、端部７５１ｃよりも＋Ｘ方向側に位置する端部７５２ｃとを有している。端部７５１ｃは、側面７３ｃと凸面７５ｃとの境界部分であり、端部７５２ｃは、凸面７５ｃと側面７７ｃとの境界部分である。尚、本変形例では、上述したように、凸面８１ｃとこの凸面８１ｃの両側に位置する側面８３ｃ及び８７ｃとは連続的に湾曲しているが、端部８１１ｃは、連続した曲面の任意の位置であってもよいし、例えば側面８７ｃと凸面８１ｃとの曲率が相違している場合には、曲率が相違する境界部分が端部８１１ｃであってもよい。８１１ｃ、７５１ｃ、及び７５２ｃについても同様である。
【００６４】
上述したように凸面７５ｃ及び８１ｃは、それぞれ凹面８５ｃ及び７１ｃ側に湾曲するように突出しており、Ｘ方向での略中心での突出高さが最も高くなっている。換言すれば、凸面７５ｃは、凸面７５ｃ及び凹面７１ｃが並んだ方向での凸面７５ｃの端部７５１ｃ及び７５２ｃの間に、凸面７５ｃの端部７５１ｃ及び７５２ｃのそれぞれよりも凹面８５ｃへの突出高さが高い部位の一例である。また、凸面８１ｃは、凸面８１ｃ及び凹面８５ｃが並んだ方向での凸面８１ｃの端部８１１ｃ及び８１２ｃの間に、凸面８１ｃの端部８１１ｃ及び８１２ｃのそれぞれよりも凹面７１ｃ側への突出高さが高い部位の一例である。
【００６５】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように加熱プレス加工が開始されると、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７５ｃは樹脂シート２０ａ´を金型８０ｃ側に押圧し、凸面８１ｃは樹脂シート２０ｂ´を金型７０ｃ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７０ｃ及び８０ｃの形状に沿うように湾曲する。ここで、樹脂シート２０ａ´は金属板２０ｃ´と金型７０ｃとの間で圧縮され、樹脂シート２０ｂ´は金属板２０ｃ´と金型８０ｃとの間で圧縮される。また、金属板２０ｃ´は樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´よりも変形しにくいため、金属板２０ｃ´は金型７０ｃ及び８０ｃの間でできるだけ変形量が小さくなるように湾曲する。
【００６６】
金型７０ｃ及び８０ｃが更に接近すると、凹面７１ｃと金属板２０ｃ´とのＺ方向での隙間よりも凸面７５ｃと金属板２０ｃ´とのＺ方向での隙間が先に狭くなり、凸面７５ｃと金属板２０ｃ´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７３ｃと金属板２０ｃ´の間を介して凸面７５ｃよりも−Ｘ方向側にある隙間の広い凹面７１ｃと金属板２０ｃ´との間、及び側面７７ｃと金属板２０ｃ´の間を介して凸面７５ｃよりも＋Ｘ方向側にある隙間の広い凹面７１ｃと金属板２０ｃ´との間に流動する。これにより、金属板２０ｃ´は、側面７３ｃ、凸面７５ｃ、及び７７ｃに沿うように緩やかに湾曲する。
【００６７】
同様に、凹面８５ｃと金属板２０ｃ´とのＺ方向での隙間よりも凸面８１ｃと金属板２０ｃ´とのＺ方向での隙間が先に狭くなり、凸面８１ｃと金属板２０ｃ´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８３ｃと金属板２０ｃ´との間を介して＋Ｘ方向に流動して隙間の広い凹面８５ｃと金属板２０ｃ´との間、及び側面８７ｃと金属板２０ｃ´との間を介して−Ｘ方向側に流動して隙間の広い凹面８５ｃと金属板２０ｃ´との間に流動する。これにより、金属板２０ｃ´は、凸面８１ｃ、側面８３ｃ、凹面８５ｃ、及び側面８７ｃに沿うように連続的に湾曲する。このようにして金属板２０ｃ´は全体的に緩やかに湾曲し、図１０Ｂに示すように金属板３０ｃの凸域３１ｃ、側域３３ｃ、凸域３５ｃ、及び側域３７ｃは連続的に湾曲する。このため、金属板３０ｃにおいて局所的な曲率の増大が抑制されており、剛性の低下が抑制されている。また樹脂シート２０ａ´及び２０ｂ´が変形及び圧縮されて、図１０Ｂに示すように樹脂層３０ａ及び３０ｂが形成される。尚、図１０Ｂでは一部の符号を省略してある。
【００６８】
上述のように、図８で示した凸部３１及び３５は、加熱プレス加工においては、側部３３及び３７よりも先に圧縮されるため、凸部３１及び３５での樹脂層３０ａ及び３０ｂ中での導電粒子の密度が増大している。ここで、凸部３１及び３５の一方は拡散層に接触し他方は他のセルのセパレータに接触するため、接触する部分での電気抵抗の増大が抑制されている。
【００６９】
側面７３ｃ、７７ｃ、８３ｃ、及び８７ｃは湾曲しているが、これらのうちの少なくとも一つが平坦であってもよい。また、凸面７５ｃ及び８１ｃの表面は、流路溝３０Ａ及び３０Ｂを流通する流体の圧損を低減する観点からはそれぞれ滑らか湾曲していることが好ましいが、必ずしもこれに限定されず、例えば多角形状に湾曲していてもよい。
【００７０】
上述した製造方法によって製造されたセパレータは、冷媒として液体を用いた水冷式の燃料電池に採用するものに限定されず、例えば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。上記の製造方法で「準備する」工程については、上記の製造方法を実施する際に対象物を準備できていればよく、例えば対象物を製造することまでも「準備する」に含むことに限定されず、例えば、他者から購入等のどのような過程を経て準備してもよい。
【００７１】
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】
【００７２】
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、３０ａ、３０ｂ  導電性樹脂層
２０ａ´、２０ｂ´  樹脂シート
２０ｃ、２０ｃ´、３０ｃ  金属板
７０、８０  金型
７５、８１、７５ｃ、８１ｃ  凸面
７３、７７、８３、８７、７３ｃ、７７ｃ、８３ｃ、８７ｃ  側面
７１、８５、７１ｃ、８５ｃ  凹面
７５ｄ、８１ｄ  突出部（部位）
【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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【図９】
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【図１０】
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