(57)【要約】【課題】発電領域内におけるプレスセパレータ表面と他部材との間における導電性が部分的に劣るのを抑制して当該導電性を均質化する。【解決手段】曲率が互いに異なる部分を含む流体流路３５が平行して複数本配置されている場合に、当該プレスセパレータ２０の少なくとも一方の面において、少なくともいずれかの流体流路３５における流路幅が、曲率が互いに異なる部分のうち曲率の大きい部分の方で広くなっているようにする。この場合、流体流路３５の曲率が互いに異なる部分は、例えば当該流体流路３５のストレート部Ｓにおける直線路３５ｓとターン部Ｔにおける曲線路３５ｔである。また、一方の面は膜−電極アッセンブリ側の面であることが好ましい。【選択図】図３
2008004300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率が互いに異なる部分を含む流体流路が平行して複数本配置されているプレスセパレータであって、
当該プレスセパレータの少なくとも一方の面において、少なくともいずれかの前記流体流路における流路幅が、前記曲率が互いに異なる部分のうち曲率の大きい部分の方で広くなっている
ことを特徴とする燃料電池用プレスセパレータ。
【請求項２】
前記一方の面は、膜−電極アッセンブリ側の面であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用プレスセパレータ。
【請求項３】
前記流体流路は、当該セパレータの面内で蛇行するように形成されたサーペンタイン型の流路であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池用プレスセパレータ。
【請求項４】
前記流体流路の曲率が互いに異なる部分は、当該流体流路のストレート部における直線路とターン部における曲線路であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池用プレスセパレータ。
【請求項５】
前記流体流路は、前記直線路における配置間隔よりも前記曲線路における配置間隔が広いものであることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池用プレスセパレータ。
【請求項６】
前記流体流路のそれぞれにおいて、前記直線路と前記曲線路とが前記ターン部にて連通していることを特徴とする請求項４または５に記載の燃料電池用プレスセパレータ。
【請求項７】
前記複数の流体流路は、前記ストレート部における合計流路幅よりも前記ターン部における合計流路幅が広いものであることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の燃料電池用プレスセパレータ。
【請求項８】
前記流体流路は、隣接する流路の配置間隔が、前記ストレート部におけるよりも前記ターン部において広くなっていることを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の燃料電池用プレスセパレータ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の燃料電池用プレスセパレータをプレス成形するための型を有する成形用金型。
【請求項１０】
請求項９に記載の成形用金型を用いることを特徴とする燃料電池用プレスセパレータの製造方法。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれかに記載の燃料電池用プレスセパレータを含む燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用プレスセパレータに関する。さらに詳述すると、本発明は、プレスセパレータの構造ないしは形状の改良、さらにはこのプレスセパレータの成形用金型や製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池（例えば固体高分子形燃料電池）は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）を例えば一対のセパレータで挟持してセルを構成し、このようなセルを複数積層した構造となっている。
【０００３】
このような燃料電池の小型化を図りうるセパレータとして、カーボン系よりも高強度であり薄くすることが可能な金属（例えばステンレス鋼）製のセパレータ（メタルセパレータ）が多く利用されている。メタルセパレータによれば、セパレータ自身が有するばね性（撓み性）を利用することによって部品点数を少なくすることが可能である。この場合、メタルセパレータの表裏各面における溝状の流体流路は、一般にはプレス成形によって形成されていることが多く、これによればセパレータの表面と裏面とに一体的な流体流路を形成することができる。
【０００４】
従来、このような燃料電池用のプレスセパレータとして、流路が途中で蛇行するように曲がったいわゆるサーペンタイン流路をもつもの（いわゆるサーペンタイン型のプレスセパレータ）も利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４２９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、プレスセパレータにおいては、サーペンタイン流路のうち曲がった部分（ターン部）の曲率がそれ以外の部分（例えばストレート部）よりも大きくなっているために、このようなターン部において当該セパレータと膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ）との接触面積が減少してしまっていることがある。このような場合、発電領域内における導電性が劣る場合があるという点で問題である。
【０００６】
そこで、本発明は、発電領域内におけるプレスセパレータ表面と他部材との間における導電性が部分的に劣るのを抑制して当該導電性を均質化できるようにした燃料電池用プレスセパレータ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】
【０００７】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。発電領域内における導電性を確保するという観点からすれば、セパレータとＭＥＡとの接触面積が十分に確保されていることが好ましい。ところが、実際には流体流路のターン部において接触面積が減少してしまい、これに起因して導電性が劣ってしまうということがある。この点について検討した本発明者は、上述したストレート部とターン部についてそれぞれ同じ流路ピッチ（同じ繰り返し幅）となるようにプレス成形しても、ＭＥＡ−当該セパレータ間の接触面積が同様とならないことに着目した。この理由としては、プレス成形時、特にターン部において、流路断面の凸部の肩部分（両角）がだれてしまう（成形時、肩部分が引っ張られるようにして角のＲが大きくなり、角の曲がり具合、あるいは傾斜部分の傾斜が緩やかになってしまう）ことから、例えば図６中に想像線で示すような断面形状を意図しても、実際には実線で示すようなセパレータとなってしまうことが挙げられる（図６参照）。この場合、肩部分（両角）の間に形成される平坦部の幅が狭くなってしまうことから、特にターン部においてその分だけＭＥＡ−当該セパレータ間の接触面積が減少してしまう。以上の点につきさらに検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く知見を得るに至った。
【０００８】
本発明はかかる知見に基づくものであり、曲率が互いに異なる部分を含む流体流路が平行して複数本配置されているプレスセパレータであって、当該プレスセパレータの少なくとも一方の面において、少なくともいずれかの前記流体流路における流路幅が、前記曲率が互いに異なる部分のうち曲率の大きい部分の方で広くなっていることを特徴とするものである。
【０００９】
曲率の大きい部分の方で幅広とされた流体流路は、プレス成形時に凸部の肩部分（両角）がだれてその平坦部が幅狭になったとしても、曲率の小さい部分に形成された流体流路と同等またはそれ以上の幅の平坦部を確保することが可能である。これによれば、プレス成形時にだれて断面形状が変形しやすいターン部においてもストレート部と同等またはそれ以上の接触面積を実現し、ＭＥＡ−セパレータ間における導電性が部分的に劣るのを抑制して均質化することが可能となる。
【００１０】
このような燃料電池用プレスセパレータにおいて、前記一方の面は、膜−電極アッセンブリ側の面であることが好ましい。少なくとも膜−電極アッセンブリ側の面においてターン部の流体流路を幅広としておけば、ＭＥＡ−セパレータ間の接触面積が当該ターン部において減少するのを抑制することができる。
【００１１】
また、燃料電池用プレスセパレータの前記流体流路は、当該セパレータの面内で蛇行するように形成されたサーペンタイン型の流路となっている。本発明によれば、このようなサーペンタイン型の流路を有する燃料電池用プレスセパレータにおいて、ＭＥＡ−セパレータ間における導電性が部分的に劣るのを抑制することができる。
【００１２】
さらに、本発明の燃料電池用プレスセパレータにおいて、前記流体流路の曲率が互いに異なる部分は、当該流体流路のストレート部における直線路とターン部における曲線路である。
【００１３】
また、前記流体流路は、前記直線路における配置間隔よりも前記曲線路における配置間隔が広いものであることが好ましい。曲線路における配置間隔（隣り合う流路の配置のピッチ）を広く設定しておくことにより、ＭＥＡ−セパレータ間の接触面積がターン部において減少するのを抑制することが可能となる。
【００１４】
また、本発明にかかる燃料電池用プレスセパレータでは、前記流体流路のそれぞれにおいて、前記直線路と前記曲線路とが前記ターン部にて連通しているものとなっている。この場合、流体流路を構成する溝がストレート部からターン部まで連続するように繋がった構造となる。
【００１５】
また、燃料電池用プレスセパレータにおける前記複数の流体流路は、前記ストレート部における合計流路幅よりも前記ターン部における合計流路幅が広いものであることが好ましい。ターン部における合計流路幅を広くすれば、ターン部における各流体流路の幅をその分だけ幅広とすることが可能となるから、ＭＥＡ−セパレータ間の接触面積がターン部において減少するのを抑制しやすい。
【００１６】
さらに、前記流体流路は、隣接する流路の配置間隔が、前記ストレート部におけるよりも前記ターン部において広くなっていることが好ましい。ターン部における流路配置間隔が広くなっていれば当該ターン部における各流体流路の幅をその分だけ幅広とすることが可能となるから、ＭＥＡ−セパレータ間の接触面積がターン部において減少するのを抑制しやすくなる。
【００１７】
また、本発明にかかる成形用金型は、上述した燃料電池用プレスセパレータをプレス成形するための型を有するというものである。
【００１８】
さらに、この成形用金型を用いる燃料電池用プレスセパレータの製造方法も好ましい。
【００１９】
また、本発明にかかる燃料電池は上述した燃料電池用プレスセパレータのいずれかを含むというものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、発電領域内におけるプレスセパレータ表面と他部材との間における導電性が部分的に劣るのを抑制し、これらの間における導電性を均質化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１〜図５に本発明にかかる燃料電池用プレスセパレータの実施形態を示す。このプレスセパレータ２０は、曲率が互いに異なる部分を含む流体流路（例えば酸化ガスのガス流路３４、あるいは水素ガスのガス流路３５）が平行して複数本配置されている構造のセパレータである。また、本実施形態のプレスセパレータ２０は、その少なくとも一方の面において、少なくともいずれかの流体流路における流路幅が、曲率が互いに異なる部分のうち曲率の大きい部分の方で広くなっているというものである。
【００２３】
以下に説明する実施形態においては、まず、燃料電池１を構成するセル（発電セル）２および複数のセル２が積層されてなる燃料電池スタックの概略構成について説明し、その後、当該セル２を構成するプレスセパレータ（以下、単にセパレータともいう）２０の構造について詳細に説明する。なお、図１においてはプレスセパレータ２０に形成されているガス流路３５や冷却水流路３６の詳しい形状について図示を省略し、図３においてガス流路３４（３５）の一例を図示することとする。
【００２４】
図１に本実施形態における燃料電池１のセル２の概略構成を示す。図示するように構成されるセル２は、順次積層されてセル積層体３を構成している（図２参照）。また、このセル積層体３等で構成される燃料電池スタックは、例えばスタック両端を一対のエンドプレート８で挟まれ、さらにこれらエンドプレート８どうしを繋ぐようにテンションプレート９からなる拘束部材が配置された状態で積層方向への荷重がかけられて締結されている（図２参照）。
【００２５】
なお、このような燃料電池スタック等で構成される燃料電池１は、例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして利用可能なものであるがこれに限られることはなく、各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムとしても用いることが可能である。
【００２６】
セル２は、電解質、具体例として膜−電極アッセンブリ（以下ＭＥＡ；Membrane Electrode Assemblyと呼ぶ）３０、該ＭＥＡ３０を挟持する一対のセパレータ２０（図１においてはそれぞれ符号２０ａ，２０ｂを付して示している）等で構成されている（図１参照）。ＭＥＡ３０および各セパレータ２０ａ，２０ｂはおよそ矩形の板状に形成されている。また、ＭＥＡ３０はその外形が各セパレータ２０ａ，２０ｂの外形よりも小さくなるように形成されている。
【００２７】
ＭＥＡ３０は、高分子材料のイオン交換膜からなる高分子電解質膜（以下、単に電解質膜ともいう）３１と、電解質膜３１を両面から挟んだ一対の電極（アノード側拡散電極およびカソード側拡散電極）３２ａ，３２ｂとで構成されている（図１参照）。電解質膜３１は、各電極３２ａ，３２ｂよりも大きく形成されている。この電解質膜３１には、その周縁部３３を残した状態で各電極３２ａ，３２ｂが例えばホットプレス法により接合されている。
【００２８】
ＭＥＡ３０を構成する電極３２ａ，３２ｂは、その表面に付着された白金などの触媒を担持した例えば多孔質のカーボン素材（拡散層）で構成されている。一方の電極（アノード）３２ａには燃料ガス（反応ガス）としての水素ガス、他方の電極（カソード）３２ｂには空気や酸化剤などの酸化ガス（反応ガス）が供給され、これら２種類の反応ガスによりＭＥＡ３０内で電気化学反応が生じてセル２の起電力が得られるようになっている。
【００２９】
セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）はガス不透過性の導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えばカーボンや導電性を有する硬質樹脂のほか、アルミニウムやステンレス等の金属（メタル）が挙げられる。本実施形態のセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の基材は板状のメタルで形成されているものであり（メタルセパレータ）、この基材の電極３２ａ，３２ｂ側の面には耐食性に優れた膜（例えば金メッキで形成された皮膜）が形成されている。
【００３０】
また、セパレータ２０ａ，２０ｂの両面には、複数の凹部によって構成される溝状の流路が形成されている。これら流路は、例えば板状のメタルによって基材が形成されている本実施形態のセパレータ２０ａ，２０ｂの場合であればプレス成形によって形成することができる。このようにして形成される溝状の流路は、酸化ガスのガス流路３４や水素ガスのガス流路３５、あるいは冷却水流路３６を構成している。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａの電極３２ａ側となる内側の面には水素ガスのガス流路３５が複数形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３６が複数形成されている（図１参照）。同様に、セパレータ２０ｂの電極３２ｂ側となる内側の面には酸化ガスのガス流路３４が複数形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３６が複数形成されている（図１参照）。例えば本実施形態の場合、隣接する２つのセル２，２に関し、一方のセル２のセパレータ２０ａの外面と、これに隣接するセル２のセパレータ２０ｂの外面とを付き合わせた場合に両者の冷却水流路３６が一体となり断面が例えば矩形あるいはハニカム形の流路が形成される構造となっている。
【００３１】
さらに、上述したように各セパレータ２０ａ，２０ｂは、少なくとも流体の流路をなすための凹凸形状が表面と裏面とで反転した関係になっている。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａにおいては、水素ガスのガス流路３５を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３６を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３５を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３６を形成する凸形状（凸リブ）である。さらに、セパレータ２０ｂにおいては、酸化ガスのガス流路３４を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３６を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３４を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３６を形成する凸形状（凸リブ）である。
【００３２】
また、セパレータ２０ａ，２０ｂの長手方向の端部付近（本実施形態の場合であれば、図１中向かって左側に示す一端部の近傍）には、酸化ガスの入口側のマニホールド１５ａ、水素ガスの出口側のマニホールド１６ｂ、および冷却水の出口側のマニホールド１７ｂが形成されている。例えば本実施形態の場合、これらマニホールド１５ａ，１６ｂ，１７ｂは各セパレータ２０ａ，２０ｂに設けられた略矩形ないしは台形の透孔によって形成されている（図１参照）。さらに、セパレータ２０ａ，２０ｂのうち反対側の端部には、酸化ガスの出口側のマニホールド１５ｂ、水素ガスの入口側のマニホールド１６ａ、および冷却水の入口側のマニホールド１７ａが形成されている。本実施形態の場合、これらマニホールド１５ｂ，１６ａ，１７ａも略矩形ないしは台形の透孔によって形成されている（図１参照）。なお、図３においてはａ，ｂの添字を省略した形で各マニホールドの符号を示している。
【００３３】
上述のような各マニホールドのうち、セパレータ２０ａにおける水素ガス用の入口側マニホールド１６ａと出口側マニホールド１６ｂは、セパレータ２０ａに溝状に形成されている入口側の連絡通路６１および出口側の連絡通路６２を介してそれぞれが水素ガスのガス流路３５に連通している。同様に、セパレータ２０ｂにおける酸化ガス用の入口側マニホールド１５ａと出口側マニホールド１５ｂは、セパレータ２０ｂに溝状に形成されている入口側の連絡通路６３および出口側の連絡通路６４を介してそれぞれが酸化ガスのガス流路３４に連通している（図１参照）。さらに、各セパレータ２０ａ，２０ｂにおける冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂは、各セパレータ２０ａ，２０ｂに溝状に形成されている入口側の連絡通路６５および出口側の連絡通路６６を介してそれぞれが冷却水流路３６に連通している。ここまで説明したような各セパレータ２０ａ，２０ｂの構成により、セル２には、酸化ガス、水素ガスおよび冷却水が供給されるようになっている。ここで具体例を挙げておくと、セル２が積層された場合、例えば水素ガスは、セパレータ２０ａの入口側マニホールド１６ａから連絡通路６１を通り抜けてガス流路３５に流入し、ＭＥＡ３０の発電に供された後、連絡通路６２を通り抜けて出口側マニホールド１６ｂに流出することになる。
【００３４】
第１シール部材１３ａ、第２シール部材１３ｂは、ともに複数の部材（例えば小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成されているものである（図１参照）。これらのうち、第１シール部材１３ａはＭＥＡ３０とセパレータ２０ａとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３３と、セパレータ２０ａのうちガス流路３５の周囲の部分との間に介在するように設けられる。また、第２シール部材１３ｂは、ＭＥＡ３０とセパレータ２０ｂとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３３と、セパレータ２０ｂのうちガス流路３４の周囲の部分との間に介在するように設けられる。
【００３５】
さらに、隣接するセル２，２のセパレータ２０ｂとセパレータ２０ａとの間には、複数の部材（例えば小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成された第３シール部材１３ｃが設けられている（図１参照）。この第３シール部材１３ｃは、セパレータ２０ｂにおける冷却水流路３６の周囲の部分と、セパレータ２０ａにおける冷却水流路３６の周囲の部分との間に介在するように設けられてこれらの間をシールする部材である。
【００３６】
なお、第１〜第３シール部材１３ａ〜１３ｃとしては、隣接する部材との物理的な密着により流体を封止する弾性体（ガスケット）や、隣接する部材との化学的な結合により接着する接着剤などを用いることができる。例えば本実施形態では各シール部材１３ａ〜１３ｃとして弾性によって物理的にシールする部材を採用しているが、この代わりに上述した接着剤のような化学結合によってシールする部材を採用することもできる。
【００３７】
枠状部材４０は、ＭＥＡ３０とともにセパレータ２０ａ，２０ｂ間に挟持される例えば樹脂からなる部材（以下、樹脂フレームともいう）である。例えば本実施形態では、薄い枠形状の樹脂フレーム４０をセパレータ２０ａ，２０ｂ間に介在させ、当該樹脂フレーム４０によってＭＥＡ３０の少なくとも一部、例えば周縁部３３に沿った部分を表側と裏側から挟持するようにしている。このように設けられる樹脂フレーム４０は、締結力を支持するセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）間のスペーサとしての機能、絶縁部材としての機能、セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の剛性を補強する補強部材としての機能を発揮する。
【００３８】
続いて、燃料電池１の構成について簡単に説明する（図２参照）。本実施形態における燃料電池１は、複数のセル２を積層してなるセル積層体３を有し、当該セル積層体３の両端に位置するセル２，２の外側に順次、出力端子付きの集電板、絶縁板およびエンドプレート８が各々配置された構造となっている（図２参照）。また、セル積層体３等を積層状態で拘束するテンションプレート９は、両エンドプレート８，８間を架け渡すようにして設けられているもので、例えば一対が当該スタックの両側に対向するように配置される（図２参照）。テンションプレート９は、各エンドプレート８，８に接続され、セル積層体３の積層方向に所定の締結力（圧縮荷重）を作用させた状態を維持する。また、テンションプレート９の内側面（セル積層体３を向く面）には漏電やスパークが生じるのを防止すべく絶縁膜（図示省略）が形成されている。絶縁膜は、例えば当該テンションプレート９の内側面に貼り付けられた絶縁テープ、あるいは当該面を覆うように塗布された樹脂コーティングなどによって形成されている。なお、符号１２は、燃料電池スタックに締結力（圧縮荷重）を作用させる例えばコイルスプリング等からなる弾性モジュールを挟持するための一対の板状部材である（図２参照）。
【００３９】
続いて、本発明にかかる燃料電池１用のセパレータ（プレスセパレータ）２０の構造について説明する（図３等参照）。
【００４０】
本実施形態におけるセパレータ２０は流体流路が途中で折り返すように形成されたいわゆるサーペンタイン型と呼ばれるものである。このように蛇行するような形に形成されている流体流路は、曲率が互いに異なる部分を含む複数の流路が互いに平行して配置された形状となっている（図３参照）。なお、ここでいう流体流路には、上述した酸化ガスのガス流路３４と水素ガスのガス流路３５のいずれもが含まれるが、本実施形態においては水素ガスのガス流路３５を例示して説明する（図３参照）。
【００４１】
ここで、ガス流路（流体流路）３５のうち曲率が互いに異なる部分とは、例えば、主としてストレート部Ｓを構成する直線路３５ｓと、主としてターン部Ｔを構成する曲線路３５ｔのように、サーペンタイン型の流路を形成するために組み合わされている各部分のことである。ターン部Ｔは、サーペンタイン型流路の折返し部分を形成するために主として曲線路３５ｔによって構成されている部分であり、主として直線路３５ｓによって構成されるストレート部Ｓと組み合わされてサーペンタイン型流路を形成している（図３参照）。なお、図３においては比較的簡素な形状のサーペンタイン型流路を例示しているがこれは一例に過ぎず、例えばターン部Ｔに直線路３５ｓが含まれることもあるし、ストレート部Ｓに曲線路３５ｔが含まれることもある。
【００４２】
このような構造のセパレータ２０において、上述した曲線路３５ｔは、その流路幅が直線路３５ｓにおける流路幅と少なくとも同じ広さとなるように設けられている（図３参照）。これをセパレータ２０の断面形状を図示してさらに詳しく説明すると（図４、図５参照）、図５に示す曲線路３５ｔの流路ピッチ（隣り合う流路の配置間隔）Ｐｂが、図４に示す直線路３５ｓの流路ピッチＰａよりも大きくなるように設定されている（Ｐｂ＞Ｐａ）。こうした場合には、プレス成形時に変形が生じたとしても、曲線路３５ｔにおけるセパレータ２０の平坦部の幅Ｆｂを、少なくとも直線路３５ｓにおけるセパレータ２０の平坦部の幅Ｆａと同程度の広さとすることが可能となる（図４、図５参照）。
【００４３】
すなわち、プレス成形時、直線路３５ｓよりも曲線路３５ｔにおいて変形が生じやすいことから、例えば図６中に想像線で示すような断面形状を意図しても、実際には実線で示すような形状となってしまう。この場合、図示するように流路断面の凸部の肩部分（両角）がだれたようになって緩やかになってしまい、当該肩部分（両角）の間に形成される平坦部の幅Ｆｂがその分だけ狭くなり（Ｆｂ→Ｆｂ’）、その結果としてターン部ＴにおけるＭＥＡ３０とセパレータ２０との間の接触面積が減少することがある。この点、本実施形態においては曲線路３５ｔの流路幅をあらかじめ広く形成する（流路ピッチＰｂをＰａよりも大きくする）から、上述のように断面形状に変形が生じて平坦部の幅Ｆｂが狭くなったとしても、少なくとも直線路３５ｓにおける平坦部幅Ｆａと同等の幅を確保することが可能となっている。別の表現をすれば、プレス成形に伴う変形分（平坦部の幅の減少分）をあらかじめ見込んで曲線路３５ｔを幅広としているから、意図した形状と実際の形状との差異による影響を回避することが可能である。以上によれば、燃料電池１の発電領域内におけるセパレータ２０の表面とＭＥＡ３０との接触領域に偏りが生じるのを抑えることができる。したがって、両部材間における導電性が部分的に劣るようなことを抑制し、これによって導電性を均質化することが可能となる。
【００４４】
また本実施形態では、水素ガスのガス流路３５について曲線路３５ｔの流路幅を広くし、さらに、図３には示してしないが酸化ガスのガス流路３４についてもその曲線路（３４ｔ）の流路幅を直線路（３４ｓ）よりも広くしている。こうした場合、ＭＥＡ３０のアノード側、カソード側のいずれにおいてもセパレータ２０とＭＥＡ３０との接触領域に偏りが生じるのを抑え、両部材間における導電性を均質化することが可能である。
【００４５】
なお、図３に示しているように、本実施形態においては、複数本あるガス流路（流体流路）３５のそれぞれにおいて直線路３５ｓと曲線路３５ｔとが連通する構造となっている。つまり、１本のガス流路３５は水素ガスの入口側マニホールド１６ａから出口側マニホールド１６ｂまで、ストレート部Ｓのみならずターン部Ｔにおいても連通した構造である（図３参照）。このような構造の本実施形態のセパレータ２０は、以下の点で特徴的である。
【００４６】
すなわち、プレス成形により表裏に一体的な流体流路を形成するようにしたメタルセパレータ２０の場合、水素ガスのガス流路３５（または酸化ガスのガス流路３４）と冷却水流路３６とが表裏に同時に形成されることになる。この場合、水素ガス（または酸化ガス）と冷却水の両方についてマニホールド−流体流路間の流通を成立させるための構造として、表側に突出する複数の突起と裏側に突出する別の複数の突起とからなるエンボス部を設け、これら突起の間のスペースを流通させるようにしたものが従来多く利用されている。また、サーペンタイン型のセパレータ２０であれば、流体流路の折返し部（ターン部）にこのようなエンボス部が配置されることもある。ただし、当該エンボス部では、セパレータ２０の表裏両面にて水素ガス（または酸化ガス）と冷却水のそれぞれの流通路を確保する必要があるため、当該セパレータ２０の全厚み（全高さ）を各流通路で按分することになる結果、各々の流通路高さが制限されるものとなっている。このような技術的背景から、折返し部にエンボス部が配置されている場合、発電に伴う生成水が当該エンボス部に滞留してしまうことがある。そうすると、ガスの流れうる流路が減るのに伴って発電領域が減少したり、滞留した生成水が温度低下により凍結して電極に影響を及ぼしたりといったおそれがある。さらには、当該エンボス部にて流路の圧損（差圧）が増加する、当該エンボスではセパレータ２０とＭＥＡ３０との接触面積が少ないためその分だけ発電効率に劣る、といった点でも不利となることがある。
【００４７】
これに対し、上述のごとく各ガス流路３５（３４）が連通した構造となっている本実施形態のセパレータ２０の場合には、このようなエンボス部がなく、入口から出口まで１本の溝が続く構造であるために圧損（差圧）が増加しにくく、尚かつ生成水が滞留することを抑制しやすい。このため、滞留水の影響で発電領域が減少するのを抑制しやすいし、凍結の影響で電極に影響が及ぶことを回避することもできる。さらには、ガス流路３５（３４）が連続すると同時にＭＥＡ３０との接触部分も連続することになるため、ストレート部Ｓとターン部Ｔとで同様の接触領域を確保でき、これによって発電出力の増加を図ることも可能となる。特に、エンボス部をなくして発電領域の減少を抑制できるようにしたということは、上述のようにターン部Ｔにおける平坦部の幅Ｆｂを確保して接触領域の偏りを抑えたことと相まって、セパレータ２０とＭＥＡ３０間における導電性をさらに均質化できるという点で好適である。このように、特徴的な構造を組み合わせた本実施形態のセパレータ２０においては、これらによる相乗的な効果を得ることも可能である。
【００４８】
以上のような構造のセパレータ２０によれば、発電領域内、すなわち当該セパレータ２０のＭＥＡ３０との間で反応ガス（水素ガスおよび酸化ガス）が流通して化学反応が起こる領域内において、セパレータ表面とＭＥＡ３０との間における導電性が部分的に劣るのを抑制し、これらの間における導電性を均質化することが可能となる。
【００４９】
しかも、本実施形態のセパレータ２０によれば、カーボン製のセパレータとは根本的に異なる作用効果が得られるという点も特徴的である。すなわち、メタルセパレータの特性として、両面にて凹凸が反転した構造となっているためにガス流（反応ガスの流れ）と冷媒流（冷却水等の流れ）との両立を図ることが困難だという構造上の制約を内包していることを挙げることができ、この点でカーボンセパレータとは大きく異なる。ところが、ここまで説明したとおり、本実施形態のセパレータ２０によれば発電に直接影響するＭＥＡ３０との導電性をセル面内において均質化でき、カーボンセパレータとは異なるメタルセパレータに特有の制約を解消しうるという点で特徴的である。
【００５０】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれ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において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では反応ガス（水素ガスおよび酸化ガス）のガス流路（特に水素ガスのガス流路３５）に本発明を適用した場合について説明したが、当該技術を冷却水流路３６に適用することももちろん可能である。こうした場合には、隣接するセル２間の導通性（導電性）をもセル面内で均質化することが可能となるからセル積層体３における導電性を全体としてさらに良好なものにすることができるようになる。この場合には、当該セパレータ２０のＭＥＡ３０側の面のみでなく、冷媒側の面を加えた両面において導電性を均質化することが可能である。
【００５１】
また、セパレータ２０におけるガス流路３５（３４）の合計流路幅に着目し、ストレート部Ｓにおける合計流路幅よりもターン部Ｔにおける合計流路幅を広く設定することも好ましい。ターン部Ｔにおける合計流路幅を広くすれば、ターン部Ｔにおける各ガス流路３５（３４）の幅をその分だけ均一的に幅広とすることが可能となるから、ＭＥＡ３０−セパレータ２０間の導電性をターン部Ｔの全体において均質化することができる。例えば、本発明にかかる技術は複数本が平行に並ぶガス流路３５（３４）のうちの数本（例えば１本）についてのみ適用することも可能ではあるが、ＭＥＡ３０−セパレータ２０間の導電性を発電領域内において全体的に均質化するという観点からすればすべてのガス流路３５（３４）に適用することが望ましい。
【００５２】
また、特に図示はしていないが、上述したセパレータ２０をプレス成形するための金型（例えば、ターン部における流体の流路幅がストレート部Ｓにおけるものよりも幅広となるように設計された金型）によれば、本実施形態にかかるセパレータ２０を容易にプレス成形（ロールプレスを含む）することができる。したがって、このような金型を利用した成形を行うこととすれば従来構造とは異なる特徴的なセパレータ２０を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態におけるセルの構造例を示す分解斜視図である。
【図２】燃料電池スタックの構造例を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す図で、メタルセパレータの流体流路（水素ガスのガス流路）側の構造を概略的に表したものである。
【図４】直線路の構造例を示す図３のＩＶ線部分における断面図である。
【図５】曲線路の構造例を示す図３のＶ線部分における断面図である。
【図６】プレス成形時、特にターン部において流体流路に変形が生じる様子を示す概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…燃料電池、２…セル、２０（２０ａ，２０ｂ）…セパレータ（プレスセパレータ）、３０…ＭＥＡ（膜−電極アッセンブリ）、３４…酸化ガスのガス流路（流体流路）、３４ｓ…酸化ガスのガス流路の直線路、３４ｔ…酸化ガスのガス流路の曲線路、３５…水素ガスのガス流路（流体流路）、３５ｓ…水素ガスのガス流路の直線路、３５ｔ…水素ガスのガス流路の曲線路、Ｓ…流体流路のストレート部、Ｔ…流体流路のターン部
【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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