(57)【要約】【課題】発電性能の低下が抑制された燃料電池を提供することを課題とする。【解決手段】膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方側に配置されたセパレータと、を備え、前記セパレータは、前記膜電極接合体との間で反応ガスが流れる複数の流路溝を有し、前記複数の流路溝は、第１方向にそれぞれ波状に延在し前記第１方向に直交する第２方向に並んだ複数の波状溝と、前記第１方向に直線状に延在した直線状溝と、を含み、前記複数の波状溝は、当該複数の波状溝のうち前記直線状溝に最も近い位置にある第１波状溝と、前記第１波状溝に対して前記直線状溝とは反対側に位置した第２波状溝と、を含み、前記第１波状溝の振幅は、前記第２波状溝の振幅よりも小さい、燃料電池。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の一方側に配置されたセパレータと、を備え、
前記セパレータは、前記膜電極接合体との間で反応ガスが流れる複数の流路溝を有し、
前記複数の流路溝は、第１方向にそれぞれ波状に延在し前記第１方向に直交する第２方向に並んだ複数の波状溝と、前記第１方向に直線状に延在した直線状溝と、を含み、
前記複数の波状溝は、当該複数の波状溝のうち前記直線状溝に最も近い位置にある第１波状溝と、前記第１波状溝に対して前記直線状溝とは反対側に位置した第２波状溝と、を含み、
前記第１波状溝の振幅は、前記第２波状溝の振幅よりも小さい、燃料電池。
【請求項２】
前記第１及び第２波状溝は、波長が同じである、請求項１の燃料電池。
【請求項３】
前記第１及び第２波状溝は、位相が同じである、請求項２の燃料電池。
【請求項４】
前記複数の波状溝の全ては、波長が同じで位相も同じである、請求項１乃至３の燃料電池。
【請求項５】
前記直線状溝は、前記複数の波状溝よりも重力方向の下方に位置する、請求項１乃至４の何れかの燃料電池。
【請求項６】
前記複数の波状溝は、前記第２波状溝に対して前記第１波状溝とは反対側に位置した第３波状溝を含み、
前記第２波状溝の振幅は、前記第３波状溝の振幅よりも小さい又は同じである、請求項１乃至５の何れかの燃料電池。
【請求項７】
前記複数の波状溝のそれぞれの振幅は、前記直線状溝に近いほど小さい、請求項１乃至６の何れかの燃料電池。
【請求項８】
前記セパレータは、前記膜電極接合体のアノード側に配置されたアノードセパレータである、請求項１乃至７の何れかの燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池のセパレータには、膜電極接合体との間で反応ガスが流れる複数の流路溝が形成されている。この流路溝内を流れる反応ガスの一部が膜電極接合体側に供給されることにより、膜電極接合体で発電反応が生じる。例えば特許文献１のセパレータには、流路溝として、複数の波状溝と、直線状溝とが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０２６９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波状溝と直線状溝とは形状が異なっているため、直線状溝とこの直線状溝に最も近い波状溝との間には、間隔が広い部位が存在する。このような部位での間隔が大きすぎると、その部位では膜電極接合体に反応ガスが十分に供給されずに、燃料電池の発電性能が低下する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、発電性能の低下が抑制された燃料電池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、膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方側に配置されたセパレータと、を備え、前記セパレータは、前記膜電極接合体との間で反応ガスが流れる複数の流路溝を有し、前記複数の流路溝は、第１方向にそれぞれ波状に延在し前記第１方向に直交する第２方向に並んだ複数の波状溝と、前記第１方向に直線状に延在した直線状溝と、を含み、前記複数の波状溝は、当該複数の波状溝のうち前記直線状溝に最も近い位置にある第１波状溝と、前記第１波状溝に対して前記直線状溝とは反対側に位置した第２波状溝と、を含み、前記第１波状溝の振幅は、前記第２波状溝の振幅よりも小さい、燃料電池によって達成できる。
【０００７】
直線状溝に最も近い第１波状溝の振幅は、第２波状溝の振幅よりも小さいため、直線状溝と第１波状溝との間の間隔の増大を抑制できる。このため、間隔が増大した部位に対応した膜電極接合体の一部分に反応ガスが供給されないことを抑制でき、燃料電池の発電性能の低下を抑制できる。
【０００８】
前記第１及び第２波状溝は、波長が同じであってもよい。
【０００９】
前記第１及び第２波状溝は、位相が同じであってもよい。
【００１０】
前記複数の波状溝の全ては、波長が同じで位相も同じであってもよい。
【００１１】
前記直線状溝は、前記複数の波状溝よりも重力方向の下方に位置してもよい。
【００１２】
前記複数の波状溝は、前記第２波状溝に対して前記第１波状溝とは反対側に位置した第３波状溝を含み、前記第２波状溝の振幅は、前記第３波状溝の振幅よりも小さい又は同じであってもよい。
【００１３】
前記複数の波状溝のそれぞれの振幅は、前記直線状溝に近いほど小さくてもよい。
【００１４】
前記セパレータは、前記膜電極接合体のアノード側に配置されたアノードセパレータであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
発電性能の低下が抑制された燃料電池を提供できる。
【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３Ａは、本実施例でのセパレータの流路部の一部分を示した拡大図であり、図３Ｂは、比較例のセパレータの流路部の一部分を示した拡大図である。
【図４】図４Ａは、第１変形例であるセパレータの流路部の一部分を示した拡大図であり、図４Ｂは、第２変形例であるセパレータの流路部の一部分を示した拡大図である。
【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部４０Ａ（以下、流路部と称する）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部２０Ａ（以下、流路部と称する）が形成されている。セパレータ４０の流路部４０Ａとは反対側の面、及びセパレータ２０の流路部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部４０Ｂ及び２０Ｂ（以下、流路部と称する）がそれぞれ形成されている。流路部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。流路部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。これらの流路部は、主に、ＸＹ平面方向において、各セパレータのＭＥＧＡ１０に対向する領域に設けられている。セパレータ２０及び４０は、ガス遮断性及び導電性を有する材料によって形成され、プレス成形されたステンレス鋼や、チタンやチタン合金といった金属によって形成される薄板状部材である。
【００２１】
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。
【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】
流路部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る。詳細には、流路部２０Ａでは、拡散層１６ｃから退避するように凹んだ凹状の流路溝２１と、拡散層１６ｃに向けて突出して拡散層１６ｃに当接したリブ２３とが、Ｘ方向に交互に形成されている。カソードガスは、流路溝２１内に沿って流れ、拡散層１６ｃを介してＭＥＡ１１の触媒層１４ｃ側に供給される。また、流路部２０Ｂでは、拡散層１６ｃとは反対側に突出してセパレータ２０よりも＋Ｚ方向側で隣接した不図示の他の単セルのアノード側のセパレータに当接するリブ２２と、このアノード側のセパレータから退避した流路溝２４とがＸ方向に交互に形成されている。冷媒は、流路溝２４内に沿って流れる。ここで、流路溝２１とリブ２２とは表裏一体の関係であり、リブ２３と流路溝２４とも表裏一体の関係にある。流路溝２１及び２４とリブ２２及び２３はＹ方向に延在している。
【００２４】
同様に、流路部４０Ａでは、拡散層１６ａから退避するように凹んだ凹状の流路溝４１と、拡散層１６ａに向けて突出して拡散層１６ａに当接したリブ４３とが、Ｘ方向に交互に形成されている。アノードガスは、流路溝４１内に沿って流れ、拡散層１６ａを介してＭＥＡ１１の触媒層１４ａ側に供給される。また、流路部４０Ｂでは、拡散層１６ａとは反対側に突出してセパレータ４０よりも−Ｚ方向側で隣接した不図示の他の単セルのカソード側のセパレータに当接するリブ４２と、このカソード側のセパレータから退避した流路溝４４とがＸ方向に交互に形成されている。冷媒は、流路溝４４内に沿って流れる。ここで、流路溝４１とリブ４２とは表裏一体の関係であり、リブ４３と流路溝４４とも表裏一体の関係にある。流路溝４１及び４４とリブ４２及び４３はＹ方向に延在している。
【００２５】
図３Ａは、本実施例でのセパレータ４０の流路部４０Ａの一部分を示した拡大図である。図３Ａには、複数の流路溝４１の一部である溝４１１〜４１６と、複数のリブ４３の一部であるリブ４３１〜４３５を示している。溝４１１〜４１６及びリブ４３１〜４３５は、Ｘ方向に並んでいる。溝４１１〜４１６のうち、溝４１１が最も−Ｘ方向側に位置し、溝４１６が最も＋Ｘ方向側に位置している。リブ４３１〜４３５は、それぞれ、溝４１１及び４１２間、溝４１２及び４１３間、溝４１３及び４１４間、溝４１４及び４１５間、及び溝４１５及び４１６間に位置している。
【００２６】
溝４１１は直線状であるが、溝４１２〜４１６のそれぞれは波状である。尚、図１では、流路部４０Ａを複数の直線状の線分で簡易的に示している。溝４１２〜４１６は、Ｙ方向にそれぞれ波状に延在しＹ方向に直交するＸ方向に並んだ複数の波状溝の一例である。溝４１１は、Ｙ方向に直線状に延在した直線状溝の一例である。尚、リブ４３２〜４３５のそれぞれも波状であり、リブ４３１の溝４１２との境界も波状となる。波状の溝４１２〜４１６のうち、溝４１２が最も溝４１１の近くに位置している。溝４１２は、複数の溝４１２〜４１６のうち溝４１１に最も近い位置にある第１波状溝の一例である。溝４１３〜４１６の何れも、溝４１２に対して溝４１１とは反対側に位置した第２波状溝の一例である。
【００２７】
尚、溝４１３を第２波状溝の一例とした場合、溝４１４〜４１６の何れも、溝４１３に対して溝４１２とは反対側に位置した第３波状溝の一例である。溝４１４を第２波状溝の一例とした場合、溝４１５及び４１６の何れも、溝４１４に対して溝４１２とは反対側に位置した第３波状溝の一例である。溝４１５を第２波状溝の一例とした場合、溝４１６は、溝４１５に対して溝４１２とは反対側に位置した第３波状溝の一例である。
【００２８】
溝４１１〜４１６のＸ方向でのピッチ間隔は略同じであるが、波状である溝４１２〜４１６は、波長及び位相は略同じであるが振幅は異なっている。具体的には、溝４１２〜４１６の順に振幅が徐々に大きくなっている。換言すれば、溝４１２〜４１６のそれぞれの振幅は、直線状の溝４１１に近いほど小さくなっている。例えば図３Ａに示すように、溝４１２の振幅Ａ２は、溝４１６の振幅Ａ６よりも小さい。尚、図３Ａに示していない、溝４１６よりも＋Ｘ方向側に位置した溝の形状は問わない。
【００２９】
このように溝４１２〜４１６及びリブ４３１〜４３５が波状である主な理由について、図２を用いて説明する。例えば、セパレータ４０の複数の流路溝４１及び複数のリブ４３の全てとセパレータ２０の複数の流路溝２１及び複数のリブ２３の全て直線状であった場合に、仮にセパレータ２０及び４０の面方向での相対位置が所望の位置からずれると、セパレータ２０のリブ２３とセパレータ４０のリブ４３の位置がＭＥＧＡ１０を挟んでＸ方向にずれた状態となる。ＭＥＧＡ１０は剛性が低いため、Ｙ方向の長い範囲（例えば４ｍｍ以上）に亘ってセパレータ２０のリブ２３とセパレータ４０のリブ４３の位置がＸ方向にずれていると、ＭＥＧＡ１０が屈曲させられて局所的に強い応力が発生し、ＭＥＡ１１の強度が低下する場合がある。上述のように、溝４１２〜４１６及びリブ４３１〜４３５が波状であって、ＭＥＧＡ１０を介して溝４１２〜４１６及びリブ４３１〜４３５に対向するセパレータ２０の流路溝２１及びリブ２３の形状が直線状又は溝４１２〜４１６とは位相や振幅、波長等が異なる波状の場合には、上述のようにセパレータ２０及び４０の相対位置が所望の位置からずれても、Ｙ方向の長い範囲に亘ってセパレータ２０のリブ２３とセパレータ４０のリブ４３の位置がＸ方向にずれて、ＭＥＧＡ１０が屈曲させられることが抑制される。これにより、ＭＥＡ１１の強度の低下が抑制される。本実施例では、ＭＥＧＡ１０を介して溝４１２〜４１６及びリブ４３１〜４３５に対向するセパレータ２０の流路溝２１及びリブ２３の形状は直線状であるが、これに限定されない。
【００３０】
図３Ｂは、比較例のセパレータ４０ｘの流路部４０Ｘの一部分を示した拡大図である。図３Ｂは、図３Ａに対応している。セパレータ４０ｘの溝４１２ｘ〜４１６ｘ及びリブ４３２ｘ〜４３５ｘは、波長及び位相のみならず振幅も略同じである。具体的には、図３Ｂに示すように、溝４１２ｘ〜４１５ｘ及びリブ４３２ｘ〜４３５ｘの各振幅は、溝４１６ｘの振幅Ａ６ｘと略同じである。ここで、直線状である溝４１１とこの溝４１１に最も近い波状の溝４１２ｘとのＸ方向での間隔、換言すればリブ４３１ｘのＸ方向の幅は、Ｙ方向での位置に応じて異なっており、リブ４３１ｘはこの幅が最大となる部位Ｗ１ｘを有している。このためリブ４３１ｘと拡散層１６ａとの接触面積は、この部位Ｗ１ｘで大きくなっている。従って、溝４１１内と溝４１２ｘ内を流れるアノードガスが、この部位Ｗ１ｘの＋Ｚ方向に位置するＭＥＡ１１の一部分には十分に供給されない場合がある。以上のように、比較例のようなセパレータ４０ｘを用いた場合には、アノードガスがＭＥＡ１１の一部分に十分に供給されずに発電性能が低下する可能性がある。
【００３１】
しかしながら図３Ａに示したように本実施例の場合には、溝４１１に最も近い溝４１２の振幅Ａ２は、溝４１３〜４１６の各振幅よりも小さい。このため、溝４１１及び４１２の間にあるリブ４３１でのＸ方向での幅が最大となっている部位Ｗ１は、上述した部位Ｗ１ｘよりも狭くなっている。従って、アノードガスがＭＥＡ１１に部分的に供給されないことを抑制でき、発電性能の低下を抑制できる。また、水素欠乏を起因とした触媒層１４ａの劣化による発電性能の低下も抑制できる。
【００３２】
また、溝４１１から離れるにつれて、溝４１２〜４１６の振幅は徐々に大きくなっている。このため、僅かに振幅差がある溝４１２及び４１３の間にあるリブ４３２の、Ｘ方向での幅の拡大することが抑制されている。リブ４３３〜４３５のそれぞれについても同様である。このようにリブ４３２〜４３５のそれぞれのＸ方向での幅が拡大することが抑制されており、アノードガスをＭＥＡ１１に均一に供給できる。
【００３３】
また、比較例のように溝４１１及び４１２ｘの振幅差が大きいと、溝４１１及び４１２ｘをそれぞれ流れるアノードガスの圧力損失の差も増大し、アノードガスをＭＥＡ１１に部分的に供給できない可能性もある。本実施例では、溝４１２の振幅Ａ２は溝４１２ｘの振幅Ａ２ｘよりも小さいため、溝４１１及び４１２をそれぞれ流れるアノードガスの圧力損失の差の増大が抑制されている。これにより、アノードガスがＭＥＡ１１に部分的に供給されないことを抑制でき、発電性能の低下が抑制される。また、溝４１２及び４１３をそれぞれ流れるアノードガスの圧力損失の差の増大も抑制されている。溝４１３〜４１６についても同様である。このため、アノードガスをＭＥＡ１１に均一に供給できる。
【００３４】
また、上述したようにリブ４３の背面側には冷媒が流れる流路溝４４が形成されており、リブ４３１及び４３２のそれぞれの背面側にもリブ４３１及び４３２の形状と略同じ形状の２つの流路溝４４が形成されている。このため、リブ４３１及び４３２のそれぞれの背面側にある流路溝４４を流れる冷媒の圧力損失の差の増大を抑制できる。これにより、冷媒が流れにくい箇所が生じてＭＥＡ１１を部分的に冷却できないことを抑制でき、発電性能の低下が抑制されている。リブ４３３〜４３５のそれぞれの背面側の流路溝４４を流れる冷媒の圧力損失についても同様である。このため、ＭＥＡ１１を均一に冷却できる。
【００３５】
また、比較例のセパレータ４０ｘでは、溝４１２ｘから溝４１６ｘまでの領域で、プレス加工に伴う母材の伸び率が増大して歩留まり率が低下する可能性がある。本実施例では、溝４１２〜４１６までの間で振幅が徐々に変化しているため、溝４１２から溝４１６までの領域での母材の延び率の増大が抑制され、歩留まり率が低下するのを抑制できる。
【００３６】
また、比較例のセパレータ４０ｘでは、溝４１１と、溝４１１に最も近い溝４１２ｘとの形状の相違に起因して、プレス加工に伴う残留応力が大きい可能性がある。この残留応力によりセパレータ４０ｘに反りが発生する可能性がある。本実施例では、溝４１６〜４１２にかけて徐々に振幅が小さくなり、換言すれば、徐々に直線状に近づくため、プレス加工に伴う残留応力を低減できる。これにより、セパレータ４０に反りが発生する可能性を低減できる。
【００３７】
また、−Ｘ方向が重力方向の下方側となるように、溝４１１が溝４１２〜４１６よりも重力方向の下方側に位置する姿勢で本実施例の燃料電池１を使用することが考えられる。この場合、例えばアノード側で発生した水が溝４１１内に侵入した場合であっても、溝４１１は直線状であるため、溝４１１内での水の滞留が抑制され、溝４１１を流れるアノードガスにより水を下流側に流すことができ、排水性が促進されている。このように排水性も確保されている。尚、溝４１１が溝４１２〜４１６よりも重力方向の下方側に位置するのであれば、Ｘ方向が重力方向に対して傾斜した姿勢で燃料電池１を使用した場合であっても、溝４１１内での水の滞留が抑制され、排水性も確保される。
【００３８】
次に、複数の変形例について説明する。尚、変形例においては、上述した実施例と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４Ａは、第１変形例であるセパレータ４０ａの流路部４０Ａａの一部分を示した拡大図である。流路部４０Ａａは、直線状の溝４１１、及び波状の溝４１２ａ〜４１６ａを含む。溝４１２ａ〜４１６ａは、波長及び位相が略同じである。溝４１３ａ〜４１６ａは、それぞれ振幅が略同じであり、例えば溝４１３ａ〜４１５ａの振幅は、図４Ａに示すように溝４１６ａの振幅Ａ６ａと同じである。溝４１３ａを第２波状溝の一例とした場合、溝４１４ａ〜４１６ａの何れも第３波状溝の一例である。本変形例では、この第２波状溝と第３波状溝との振幅が同じである。これに対して、第１波状溝の一例である溝４１２ａの振幅Ａ２ａは、溝４１３ａ〜４１６ａの各振幅よりも小さい。このような構成によっても、溝４１１及び４１２ａの間のリブ４３１ａのＸ方向の幅の拡大が抑制されており、アノードガスがＭＥＡ１１に部分的に供給されないことを抑制でき、発電性能の低下を抑制できる。尚、上述した溝４１２ａ〜４１６ａの形状により、リブ４３２ａはＸ方向の幅がＹ方向で異なっているが、リブ４３３ａ〜４３５ａのＸ方向での各幅はＹ方向で一定である。
【００３９】
尚、溝４１３ａ〜４１６ａでは、波長、位相、及び振幅が略同じであり、形状が共通化されている。ここで、一般にプレス成型において、金型を用いて成形された金属板の形状は、必ずしも金型の形状を反転させた形状と同一にはならずに、金属板が金型により変形された後に金属板が持つ弾性により成型前の金属板の形状に近づくようにわずかに戻る。これをスプリングバックと言う。このため、金型を設計する際には、このスプリングバックを考慮する。仮に溝の形状がそれぞれ異なる場合、それぞれの溝の形状毎に金型の設計を行う必要があり、金型の設計に要する時間が長期化するおそれがある。本実施例のように、複数の溝の形状を共通化することにより、金型の設計に要する時間の長期化を抑制できる。また、特に燃料電池用のセパレータのように精密な形状の成型を行う場合には、金属の平板に対して複数回に亘って異なる金型を使用してプレス成型を行うことにより、徐々に成形による金属板の伸びを大きくして、最終製品形状とする場合がある。ここで、最終製品形状となる波の形状がそれぞれ異なっている場合、プレス成型の途中で使用される各金型の設計もそれぞれ異なるため、金型の設計に要する時間が更に長期化するおそれがある。一方、本実施例においては、溝４１３ａ〜４１６ａの形状が共通化されているため、これらを成型するための途中の金型の形状も共通化でき、セパレータ４０ａを製造するための金型の設計に要する時間の長期化を抑制できる。
【００４０】
図４Ｂは、第２変形例であるセパレータ４０ｂの流路部４０Ａｂの一部分を示した拡大図である。溝４１２ａ及び４１４ａの間の溝４１３ｂの振幅は、溝４１２ａと振幅と略同じである。このため、溝４１２ａ及び４１３ｂの間にあるリブ４３２ｂのＸ方向の幅は、Ｙ方向で略同じとなる。これに対して、溝４１３ｂ及び４１４ａの間には振幅差があるため、溝４１３ｂ及び４１４ａの間にあるリブ４３３ｂの最大幅となる部位Ｗ３ｂの幅は、リブ４３２ｂのＸ方向の幅よりも広い。また、部位Ｗ３ｂの幅は、リブ４３１ａの最大幅となる部位Ｗ１ａの幅と略同じである。このように、幅が拡大している部位Ｗ１ａと部位Ｗ３ｂとは、溝４１２ａ、リブ４３２ｂ、及び溝４１３ｂを介してＸ方向に離れている。このため、このような２つの部位が一つの溝部を介して隣接している場合と比較して、アノードガスが比較的供給されにくい部分が隣接することを抑制でき、アノードガスをＭＥＡ１１に均一に供給できる。
【００４１】
上述した本実施例及び変形例の流路部をカソード側のセパレータに適用してもよい。
【００４２】
上記のセパレータ４０、４０ａ、及び４０ｂ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。
【００４３】
上述した波状の溝は、正弦波状であってもよいし、直線と円弧とにより波状に形成されていてもよい。
【００４４】
上記実施例及び変形例では、複数の波状溝は波長及び位相が略同じであるが、これに限定されない。この場合も、直線状溝に最も近い波状溝の振幅が、この波状溝に対して直線状溝とは反対側に位置したその他の波状溝の振幅よりも小さければ、直線状溝とこの直線状溝に最も近い波状溝との間の間隔の増大を抑制できるからである。また、上記実施例及び変形例では、複数の波状溝と直線状溝とは、略同じピッチ間隔で形成されているがこれに限定されない。
【００４５】
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】
【００４６】
１  燃料電池
２  単セル
１１  膜電極接合体
４０  セパレータ
４０Ａ  アノード流路部
４１  流路溝
４３  リブ
４１１  溝（直線状溝）
４１２〜４１６  溝（波状溝）
【図１】
2019175713.tif 000003
【図２】
2019175713.tif 000004
【図３】
2019175713.tif 000005
【図４】
2019175713.tif 000006