特許 7021037 燃料電池用のセパレータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-07

(45)【発行日】2022-02-16

(54)【発明の名称】燃料電池用のセパレータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0258 20160101AFI20220208BHJP

   B21D 53/00 20060101ALI20220208BHJP

   B21D 22/02 20060101ALI20220208BHJP

   H01M 8/0206 20160101ALI20220208BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20220208BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0258

B21D53/00 E

B21D22/02 B

H01M8/0206

H01M8/10 101

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018174260

(22)【出願日】2018-09-18

(65)【公開番号】P2020047441

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-02-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】岡部 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】河邉 聡

(72)【発明者】

【氏名】青野 晴之

(72)【発明者】

【氏名】平田 和之

【審査官】上野 文城

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２８２７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２７６５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１２０４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２０５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１１７８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０６６６４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０２５８

Ｂ２１Ｄ ５３／００

Ｂ２１Ｄ ２２／０２

Ｈ０１Ｍ ８／０２０６

Ｈ０１Ｍ ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池用のセパレータの製造方法において、
第１及び第２型の間に、前記セパレータの基材を配置する工程と、
前記第１及び第２型の開閉により、前記基材に排水溝を有した流路溝を形成する工程と、を備え、
前記第１型は、第１溝を有し、
前記第２型は、前記第１型との開閉方向で互いに対向し前記第１溝と相補形状であって前記第１溝と共に前記基材に前記流路溝を形成する第２溝を有し、
前記第１溝は、前記開閉方向に互いに離れ前記開閉方向に垂直な垂直方向に互いに離れた凹面及び凸面と、前記凹面及び凸面に対して傾斜して連続した側面と、を含み、
前記側面は、前記凹面及び凸面に連続した基面と、前記基面から突出して当該第１溝に沿って延び前記基材に前記排水溝を形成する突出面と、を含み、
前記開閉方向及び垂直方向を含む前記第１溝の断面視で、前記突出面を通過する前記開閉方向に平行な複数の仮想線は、それぞれ、前記突出面に一点で交差する、燃料電池用のセパレータの製造方法。

【請求項2】

前記断面視で、前記凹面と前記開閉方向に平行な仮想線との間の前記側面側の角度をＸとし、前記凹面と前記突出面の任意の位置での前記突出面との間の角度をαＳとすると、Ｘ＜αＳ＜（Ｘ＋１８０°）である、請求項１の燃料電池用のセパレータの製造方法。

【請求項3】

前記断面視で、前記突出面は、前記凹面側で前記基面に連続した第１領域と、前記凸面側で前記基面に前記第１領域とは異なる角度で連続した第２領域と、を含み、
前記断面視で、前記凹面と前記基面との間の角度をα１とし、前記凹面と前記第１領域との間の角度をα２とし、前記凹面と前記第２領域との間の角度α３とすると、Ｘ＜α１＜（Ｘ＋９０°）であり、かつ、Ｘ＜α２＜α３＜（Ｘ＋１８０°）である、請求項２の燃料電池用のセパレータの製造方法。

【請求項4】

前記断面視で、前記突出面は三角形状である、請求項１乃至３の何れかの燃料電池用のセパレータの製造方法。

【請求項5】

前記断面視で、前記突出面は曲面状である、請求項１乃至３の何れかの燃料電池用のセパレータの製造方法。

【請求項6】

前記断面視で、前記突出面は台形状である、請求項１乃至３の何れかの燃料電池用のセパレータの製造方法。

【請求項7】

前記断面視で、前記突出面は、三角形、半円形、及び台形の少なくとも２つが前記側面に沿って並んだ形状である、請求項１乃至３の何れかの燃料電池用のセパレータの製造方法。

【請求項8】

前記基材は、金属板を含む、請求項１乃至７の何れかの燃料電池用のセパレータの製造方法。

【請求項9】

前記断面視で前記突出面が溝の内面であると仮定した場合に、前記溝の水力直径は、２μｍ以上であって２００μｍ以下である、請求項１乃至８の何れかの燃料電池用の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、燃料電池用のセパレータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池のセパレータでは、排水性を確保するために、反応ガスが流れる流路溝の内面にこの流路溝に沿って延びた排水溝が設けられる場合がある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２２０５７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている排水溝は、いわゆるアンダーカット形状であるため、プレス加工等による製造が困難である。また、流路溝が形成されたセパレータに切削加工を施して排水溝を形成する場合には、工数が増大して製造コストが増大する可能性がある。また、セパレータとなる基材に排水溝を予め形成し、その後にプレス加工をしてセパレータを製造する場合にも、工数が増大して製造コストが増大する。

【0005】

そこで本発明は、排水溝を有したセパレータを低コストで製造できる燃料電池用の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、燃料電池用のセパレータの製造方法において、第１及び第２型の間に、前記セパレータの基材を配置する工程と、前記第１及び第２型の開閉により、前記基材に排水溝を有した流路溝を形成する工程と、を備え、前記第１型は、第１溝を有し、前記第２型は、前記第１型との開閉方向で互いに対向し前記第１溝と相補形状であって前記第１溝と共に前記基材に前記流路溝を形成する第２溝を有し、前記第１溝は、前記開閉方向に互いに離れ前記開閉方向に垂直な垂直方向に互いに離れた凹面及び凸面と、前記凹面及び凸面に対して傾斜して連続した側面と、を含み、前記側面は、前記凹面及び凸面に連続した基面と、前記基面から突出して当該第１溝に沿って延び前記基材に前記排水溝を形成する突出面と、を含み、前記開閉方向及び垂直方向を含む前記第１溝の断面視で、前記突出面を通過する前記開閉方向に平行な複数の仮想線は、それぞれ、前記突出面に一点で交差する、燃料電池用のセパレータの製造方法によって達成できる。

【0007】

相補形状である第１及び第２溝により基材に流路溝を形成しつつ、第１溝の突出面により基材に排水溝を形成することができ、基材に対して流路溝と排水溝とを一度に形成することができる。また、上述した複数の仮想線がそれぞれ突出面に一点で交差することは、突出面が開閉方向で基面に対向しないことを意味する。このため、基材に形成される排水溝がアンダーカット形状となることが回避される。従って、排水溝を有したセパレータを低コストで製造できる。

【0008】

前記断面視で、前記凹面と前記開閉方向に平行な仮想線との間の前記側面側の角度をＸとし、前記凹面と前記突出面の任意の位置での前記突出面との間の角度をαＳとすると、Ｘ＜αＳ＜（Ｘ＋１８０°）であってもよい。

【0009】

前記断面視で、前記突出面は、前記凹面側で前記基面に連続した第１領域と、前記凸面側で前記基面に前記第１領域とは異なる角度で連続した第２領域と、を含み、前記断面視で、前記凹面と前記基面との間の角度をα１とし、前記凹面と前記第１領域との間の角度をα２とし、前記凹面と前記第２領域との間の角度α３とすると、Ｘ＜α１＜（Ｘ＋９０°）であり、かつ、Ｘ＜α２＜α３＜（Ｘ＋１８０°）であってもよい。

【0010】

前記断面視で、前記突出面は、前記凹面側で前記基面に連続した第１領域と、前記凸面側で前記基面に前記第１領域とは異なる角度で連続した第２領域と、を含み、前記断面視で、前記凹面と前記基面との間の角度をα１とし、前記凹面と前記第１領域との間の角度をα２とし、前記凹面と前記第２領域との間の角度α３とすると、Ｘ＜α１＜（Ｘ＋９０°）であり、かつ、Ｘ＜α２＜α３＜（Ｘ＋１８０°）であってもよい。

【0011】

前記断面視で、前記突出面は三角形状であってもよい。

【0012】

前記断面視で、前記突出面は曲面状であってもよい。

【0013】

前記断面視で、前記突出面は台形状であってもよい。

【0014】

前記断面視で、前記突出面は、三角形、円形、及び台形の少なくとも２つが前記側面に沿って並んだ形状であってもよい。

【0015】

前記基材は、金属板を含んでもよい。

【0016】

前記断面視で前記突出面が溝の内面であると仮定した場合に、前記溝の水力直径は、２μｍ以上であって２００μｍ以下であってもよい。

【発明の効果】

【0017】

排水溝を有したセパレータを低コストで製造できる燃料電池用のセパレータの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【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７Ａは、型の突出面周辺の部分拡大断面図であり、図７Ｂは、型の窪み面周辺の部分拡大断面図である。

【図8】図８Ａ及び図８Ｂは、第１比較例の型の部分拡大断面図である。

【図9】図９Ａ及び図９Ｂは、第２比較例の型の部分拡大断面図である。

【図10】図１０Ａ及び図１０Ｂは、第１変形例の型の部分拡大断面図である。

【図11】図１１Ａ及び図１１Ｂは、第２変形例の型の部分拡大断面図である。

【図12】図１２Ａ及び図１２Ｂは、第３変形例の型の部分拡大断面図である。

【図13】図１３は、排水溝の水力直径と毛管力との関係を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。図１には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を示している。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。即ち、Ｚ方向は、複数の単セル２が積層される積層方向である。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はそれぞれ図１に示したＹ方向及びＸ方向に相当する。

【0020】

燃料電池１は、反応ガスとしてアノードガス（例えば水素）とカソードガス（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を挟持するアノードセパレータ２０及びカソードセパレータ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。セパレータ２０及び４０と、支持フレーム１８が接合されたＭＥＧＡ１０とは、Ｚ方向に積層されている。

【0021】

セパレータ２０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。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ｃ１～ｃ３が形成され、他方側には孔ｃ４～ｃ６が形成されている。孔ａ１、ｓ１、及びｃ１は連通してアノード出口マニホールドを画定する。同様に、孔ａ２、ｓ２、及びｃ２は、冷媒入口マニホールドを、孔ａ３、ｓ３、及びｃ３はカソード入口マニホールドを、孔ａ４、ｓ４、及びｃ４はカソード出口マニホールドを、孔ａ５、ｓ５、及びｃ５は冷媒出口マニホールドを、孔ａ６、ｓ６、及びｃ６はアノード入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。

【0022】

セパレータ２０は、ＭＥＧＡ１０に対向する面２０ａと、面２０ａの反対側の面２０ｂとを有している。セパレータ４０は、ＭＥＧＡ１０に対向する面４０ａと、面４０ａの反対側の面４０ｂとを有している。セパレータ２０の面２０ａ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アノードガスが流れる流路溝２０Ａが形成されている。セパレータ４０の面４０ａ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カソードガスが流れる流路溝４０Ａが形成されている。セパレータ２０の面２０ｂ、及びセパレータ４０の面４０ｂ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流路溝２０Ｂ及び４０Ｂ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。

【0023】

セパレータ２０及び４０の材料は、ガス遮断性及び導電性を有した材料であり、具体的には、ステンレス鋼、チタン、チタン合金、アルミニウムといった金属板をプレス加工により成形したものである。

【0024】

図２Ａは、単セル２が複数積層された燃料電池１の模式的な部分断面図である。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が示す断面は、流路溝２０Ａや流路溝４０Ａ、及び流路溝２０Ｂ及び４０Ｂが延びたＹ方向に垂直である。

【0025】

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。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。尚、拡散層１６ａ及び１６ｃの少なくとも一方が、金属発泡焼結体や網状のエキスパンドメタル等の多孔体であってもよい。また、触媒層１４ａに撥水層が接合され、この撥水層に拡散層１６ａが接合されていてもよい。同様に、触媒層１４ｃに撥水層が接合され、この撥水層に拡散層１６ｃが接合されていてもよい。

【0026】

流路溝２０Ａ及び２０Ｂは、Ｙ方向から見て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、リブ部２１、側部２３、底部２５、及び側部２７により画定されている。リブ部２１は、拡散層１６ａに当接している。底部２５は、リブ部２１と略平行であり拡散層１６ａから退避している。側部２３は、リブ部２１とこのリブ部２１よりも＋Ｘ方向側にある底部２５との間で、このリブ部２１及び底部２５に対して傾斜して連続している。側部２７は、底部２５とこの底部２５よりも＋Ｘ方向側にあるリブ部２１との間で、この底部２５及びリブ部２１に対して傾斜して連続している。側部２３及び２７は、この側部２３及び２７の間のリブ部２１の、Ｘ方向の中心を通過するＹＺ平面に対して略対称である。

【0027】

拡散層１６ａ側で、側部２３、底部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、底部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、リブ部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。

【0028】

同様に、流路溝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。流路溝４０Ａ及び４０Ｂは、Ｘ方向に繰り返し連続した、リブ部４１、側部４３、底部４５、側部４７により画定されている。リブ部４１は、拡散層１６ｃに当接している。底部４５は、リブ部４１と略平行であり拡散層１６ｃから退避している。側部４３は、リブ部４１とこのリブ部４１よりも＋Ｘ方向側にある底部４５との間で、このリブ部４１及び底部４５に対して傾斜して連続している。側部４７は、底部４５とこの底部４５よりも＋Ｘ方向側にあるリブ部４１との間で、この底部４５及びリブ部４１に対して傾斜して連続している。側部４３及び４７は、この側部４３及び４７の間のリブ部４１の、Ｘ方向の中心を通過するＹＺ平面に対して略対称である。

【0029】

拡散層１６ｃ側で、側部４３、底部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、底部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、リブ部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は、セパレータ４０に表裏一体に形成されている。

【0030】

図２Ｂは、セパレータ４０の部分拡大断面図である。側部４３及び４７には、それぞれ排水溝４４及び４８が、流路溝４０Ａに沿って延びて形成されている。詳細には、排水溝４４及び４８は流路溝４０Ａと平行である。図２Ｂから明らかであるが、排水溝４４及び４８の各幅や各深さは、流路溝４０Ａ及び４０Ｂの各幅や各深さよりも小さい。排水溝４４及び４８は、それぞれ、Ｙ方向に垂直な断面視で、側部４３及び４７の略中央部に形成されている。排水溝４４及び４８は、セパレータ４０の面４０ａに窪んで形成されている。このため、発電反応により生じた生成水等が排水溝４４及び４８に捕捉される。排水溝４４及び４８で捕捉された液水は、カソードガスの圧力を受けて排水溝４４及び４８に沿ってカソードガスの下流側へと流れ、カソードガス排出マニホールドを介して燃料電池１の外部へ排出される。

【0031】

また、面４０ｂの排水溝４４に対向する部位は、流路溝４０Ｂ側に突出している。このため、この部位の表面積が確保されている。ここで、セパレータ４０を介して流路溝４０Ａ側では、発電反応により生じた熱や、不図示のコンプレッサにより圧縮されて高温となったカソードガスが流れることにより、比較的高温となっている。これに対して、セパレータ４０を介して流路溝４０Ｂでは冷媒が流れる低温となっている。従って、面４０ｂの排水溝４４に対向する部位の表面積が確保されていることにより、面４０ａ側で排水溝４４の内面にカソードガスと共に接する水蒸気と、面４０ｂの排水溝４４に対向する部位に接する冷媒との熱交換効率が向上している。即ち、排水溝４４の内面が冷媒により冷却されやすい構成となっている。このため、排水溝４４の内面上での水蒸気の凝縮が促進される。これにより、排水溝４４内で発生した凝縮水を燃料電池１から排出できる。排水溝４８についても同様である。尚、セパレータ２０にも同様の排水溝が形成されている。

【0032】

次に、セパレータ４０の製造方法について説明する。図３は、セパレータ４０の製造方法を示すフローチャートである。尚、セパレータ２０の製造方法は、セパレータ４０と同様であるため、説明を省略する。図４Ａ～４Ｃは、セパレータ４０の製造の際に用いられる型７０及び８０の説明図である。図４Ａは、型７０及び８０の外観を示しており、図４Ｂ及び図４Ｃはそれぞれ型７０及び８０の部分拡大図である。図５Ａ～図６Ｂは、セパレータ４０の製造方法の説明図である。セパレータ４０の流路溝４０Ａ及び４０Ｂはプレス加工により形成される。尚、図４Ｂ、図４Ｃ、図５Ａ～図６Ｂにおいては、型の一部分を拡大した断面で示している。まず、セパレータ４０の基材である平板状の金属板４０´´と、型７０及び８０とを準備する（ステップＳ１０）。

【0033】

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、型８０に対向した型７０の面には、Ｙ方向に延びた溝７０Ａが複数形成されており、Ｘ方向に波形状となっている。同様に型７０に対向した型８０の面には、Ｙ方向に延びた溝８０Ａが複数形成されており、Ｘ方向に波形状となっている。型７０及び８０は、それぞれ第１及び第２型の一例である。また、型７０の型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、型８０の型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４０の４０Ａ及び４０Ｂ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、互いに対向しており、孔ｃ１～ｃ６を形成するための部分である。

【0034】

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により画定される。凸面７５は、凹面７１よりも型８０側に突出しており、凹面７１は凸面７５よりも型８０側から退避している。凹面７１と凸面７５とは互いにＸ方向に略平行であって平坦である。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、両面の間で連続している。側面７７は、凸面７５と凸面７５よりも＋Ｘ方向側にある凹面７１との間に位置しており、両面の間で連続している。側面７３及び７７のそれぞれには、側面７３及び７７のそれぞれから型８０側に部分的に突出した突出面７４及び７８がＹ方向、即ち溝７０Ａが延びた方向に連続して形成されている。突出面７４及び７８は、溝７０Ａが延びたＹ方向で、それぞれ側面７３及び７７の全面にわたって形成されている。突出面７４及び７８は、それぞれ側面７３及び７７のＸ方向での略中心に設けられている。側面７３から突出面７４の突出高さ及び突出幅は、Ｙ方向で一定であり、側面７７からの突出面７８の突出高さ及び突出幅についても同様である。側面７３及び７７は、この側面７３及び７７の間の凸面７５の、Ｘ方向の中心を通過するＹＺ平面に対して略対称であり、突出面７４及び７８も略対称である。

【0035】

図４Ａ及び図４Ｃ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により画定される。凹面８５は、凸面８１よりも型７０側から退避しており、凸面８１は凹面８５よりも型７０側に突出している。凸面８１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、両面の間で連続している。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おり、両面の間で連続している。側面８３及び８７のそれぞれには、窪んだ窪み面８４及び８８がＹ方向、即ち溝８０Ａが延びた方向に連続して形成されている。窪み面８４及び８８は、溝８０Ａが延びたＹ方向で、それぞれ側面８３及び８７の全面にわたって形成されている。窪み面８４及び８８は、それぞれ側面８３及び８７のＸ方向での略中心に設けられている。側面８３からの窪み面８４の窪み深さ及び窪み幅は、Ｙ方向で一定であり、側面８７からの窪み面８８の窪み深さ及び窪み幅についても同様である。側面８３及び８７は、この側面８３及び８７の間の凹面８５の、Ｘ方向の中心を通過するＹＺ平面に対して略対称であり、窪み面８４及び８８も略対称である。

【0036】

型７０の溝７０Ａ及び型８０の溝８０Ａは相補形状である。具体的には、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。また、突出面７４及び７８は、それぞれ窪み面８４及び８８と互いに相補形状である。

【0037】

次に、図５Ａに示すように、型７０及び８０の間に、金属板４０´´を配置する（ステップＳ２０）。ここで、型８０が固定型であり、型７０は型８０に対して開閉方向Ｄに移動可能な可動型である。従って、型７０を型８０に接近させて型７０及び８０が閉じる。ここで、型８０に対して型７０が開く方向と、型８０に対して型７０が閉じる方向とは互いに反対方向である。尚、型７０が固定型であり型８０が可動型であってもよい。本実施例では、開閉方向ＤはＺ方向に平行であるがこれに限定されない。

【0038】

尚、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に開閉方向Ｄで対向するように、型７０及び８０は配置されている。また、凹面７１及び凸面７５は、開閉方向Ｄに互いに離れ開閉方向Ｄに垂直な方向に互いに離れている。同様に、凸面８１及び凹面８５は、開閉方向Ｄ及び開閉方向Ｄに垂直な方向に互いに離れている。溝７０Ａは、第１溝の一例である。溝８０Ａは、型７０との開閉方向Ｄで互いに対向し溝７０Ａと相補形状であって溝７０Ａと共に金属板４０´´に流路溝４０Ａ及び４０Ｂを形成する第２溝の一例である。

【0039】

次に図５Ｂに示すように、型７０及び８０を閉じる（ステップＳ３０）。即ち、金属板４０´´をプレス加工する。プレス加工が開始されると、凸面７５は金属板４０´´を型８０側に押圧し、凸面８１は金属板４０´´を型７０側に押圧し、金属板４０´´は型７０及び８０の形状に沿うように変形する。また、金属板４０´´は、突出面７４と窪み面８４との間、及び突出面７８と窪み面８８との間で変形する。このようにして、流路溝４０Ａ及び４０Ｂや排水溝４４及び４８を有した成形品４０´が形成される。また、上述したように、溝７０Ａ及び８０Ａは相補形状であるため、金属板４０´´を溝７０Ａ及び８０Ａの双方に密着させることができ、成形品４０´に形成された流路溝４０Ａ及び４０Ｂや排水溝４４及び４８の寸法のばらつきの増大が抑制されている。

【0040】

次に、図６Ａに示すように、型７０を型８０から退避させて型７０及び８０を開き（ステップＳ４０）、成型品４０´を型８０から離脱させる（ステップＳ５０）。次に、成型品４０´に凹み部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Ｓ６０）。このようにしてセパレータ４０が製造される。尚、セパレータ２０も同様の方法により製造される。

【0041】

以上のように、一度のプレス加工により、流路溝４０Ａ及び４０Ｂと排水溝４４及び４８とを有した成形品４０´を形成できる。このため、製造方法が簡素化されている。また、本実施例での型７０及び８０によれば、アンダーカット形状ではない排水溝４４及び４８が形成される。以下に、排水溝４４を形成する型７０の突出面７４について説明する。

【0042】

図７Ａは、型７０の突出面７４周辺の部分拡大断面図である。図７Ａの断面は、溝７０Ａが延びた方向に垂直であり、換言すれば、開閉方向Ｄを含み凹面７１及び凸面７５が互いに離れたＸ方向をも含む断面である。即ち、図７Ａの断面は、ＸＺ平面である。側面７３は、上述した突出面７４と、基面７３１とを有している。基面７３１は、凹面７１から凸面７５にかけて、凹面７１及び凸面７５に対して略一定の傾斜角度で延びている。突出面７４は、断面視で基面７３１の略中央から外側に略三角形状に突出し、互いに異なる角度で連続し略直線状に延びた領域７４１及び７４２を有している。領域７４１は、領域７４２よりも凹面７１側で基面７３１に連続している。領域７４２は、領域７４１よりも凸面７５側で基面７３１に連続している。領域７４１は、領域７４２よりも長い。

【0043】

図７Ａには、開閉方向Ｄに平行な複数の仮想線Ｌ１～Ｌ３を示している。仮想線Ｌ１～Ｌ３は、＋Ｘ方向で順に記載している。仮想線Ｌ１は、領域７４１を通過し、仮想線Ｌ２は、領域７４１及び領域７４２間の境界を通過し、仮想線Ｌ３は領域７４２を通過する。このように突出面７４を通過する仮想線Ｌ１～Ｌ３の何れも、突出面７４に一点で交差しており、基面７３１や凹面７１及び凸面７５からは交差せずに離れている。換言すれば、突出面７４の何れの領域も、開閉方向Ｄで互いに対向することはなく、基面７３１に対向することもない。

【0044】

ここで、上述したように突出面７４を含む側面７３と窪み面８４を含む側面８３とは相補形状であるため、突出面７４が上記の要件を満たす限り、開閉方向Ｄで突出面７４及び窪み面８４の少なくとも一部が開閉を妨げるように干渉することがない。従って、型７０及び８０により一度のプレス加工で流路溝４０Ａ及び４０Ｂと共に排水溝４４を形成できる。突出面７８及び窪み面８８も同様である。尚、型８０の窪み面８４の形状についても、以下で簡単に説明する。

【0045】

図７Ｂは、型８０の窪み面８４周辺の部分拡大断面図である。図７Ｂの断面は、溝８０Ａが延びた方向に垂直であり、換言すれば、開閉方向Ｄを含み凹面８５及び凸面８１が互いに離れたＸ方向をも含む断面である。即ち、図７Ｂの断面は、ＸＺ平面である。側面８３は、上述した窪み面８４と、基面８３１とを有している。基面８３１は、凸面８１から凹面８５にかけて、凸面８１及び凹面８５に対して略一定の傾斜角度で延びている。窪み面８４は、断面視で基面８３１の略中央に略三角形状に窪んでおり、互いに異なる角度で連続し略直線状に延びた領域８４１及び８４２を有している。領域８４１は、領域８４２よりも凸面８１側で基面８３１に連続している。領域８４２は、領域８４１よりも凹面８５側で基面８３１に連続している。領域８４１は、領域８４２よりも長い。上述したように溝７０Ａ及び８０Ａは互いに相補形状であり、突出面７４及び窪み面８４は互いに相補形状である。このため、基面７３１及び８３１は互いに平行であり、突出面７４及び窪み面８４は形状が同じである。具体的には、領域７４１及び８４１は互いに並行であり、領域７４２及び８４２は互いに平行であり、領域８４１及び８４２はそれぞれ領域７４１及び７４２よりも若干長く形成されている。図７Ｂにおいても、窪み面８４を通過する仮想線Ｌ１～Ｌ３を示しており、この仮想線Ｌ１～Ｌ３の何れも窪み面８４に一点で交差して、基面８３１や凹面８５及び凸面８１からは交差せずに離れている。

【0046】

次に、排水溝がアンダーカット形状となる場合について、比較例を参照して説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ第１比較例の型７０ｘ及び８０ｘの部分拡大断面図である。尚、これら複数の比較例では、本実施例の構成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８Ａに示すように、型７０ｘの溝７０Ａｘの側面７３ｘの突出面７４ｘでは、領域７４１ｘ及び７４２ｘはそれぞれ本実施例の領域７４１及び７４２とは角度が異なっており、領域７４２ｘが領域７４１ｘよりも長い。同様に、図８Ｂに示すように、型８０ｘの溝８０Ａｘの側面８３ｘの窪み面８４ｘでは、領域８４１ｘ及び８４２ｘはそれぞれ本実施例の領域８４１及び８４２とは角度が異なっており、領域８４２ｘが領域８４１ｘよりも長い。図８Ａに示すように、仮想線Ｌ２及びＬ３はそれぞれ領域７４２ｘに１点で交差するが、仮想線Ｌ１は突出面７４ｘに領域７４１ｘ及び７４２ｘに２点で交差し更に基面７３１にも交差している。同様に、図８Ｂに示すように、仮想線Ｌ２及びＬ３はそれぞれ領域８４２ｘに一点で交差するが、仮想線Ｌ１は領域８４１ｘ及び８４２ｘに２点で交差し更に基面８３１に交差している。

【0047】

このような形状の突出面７４ｘ及び窪み面８４ｘでは、開閉方向Ｄに型７０ｘ及び８０ｘを閉じようとしても、突出面７４ｘが側面８３ｘの基面８３１に干渉して閉じることはできない。また、仮に型７０ｘ及び８０ｘが閉じることができた場合であっても、突出面７４ｘの領域７４１ｘと窪み面８４ｘの領域８４１ｘが干渉して、型７０ｘ及び８０ｘを開閉方向Ｄに開くことができない。更に、仮に型７０ｘ及び８０ｘが閉じることができた場合であっても、成形品は、突出面７４ｘ、窪み面８４ｘ、凹面７１、及び凸面８１等に沿って変形しているため、成形品を型７０ｘ及び８０ｘから取り外すことはできない。従って、第１比較例の型７０ｘ及び８０ｘは開閉できずに、結果的に排水溝を製造できない。

【0048】

図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ第２比較例の型７０ｙ及び８０ｙの部分拡大断面図である。図９Ａに示すように、第２比較例の型７０ｙの溝７０Ａｙの側面７３ｙの突出面７４ｙでは、領域７４１ｙ及び７４２ｙはそれぞれ本実施例の領域７４１及び７４２とは角度が異なっている。同様に、図９Ｂに示すように、型８０ｙの溝８０Ａｙの側面８３ｙの窪み面８４ｙでは、領域８４１ｙ及び８４２ｙはそれぞれ本実施例の領域８４１及び８４２とは角度が異なっている。図９Ａに示すように、仮想線Ｌ１及びＬ２はそれぞれ領域７４１ｙに１点で交差するが、仮想線Ｌ３は領域７４１ｙ及び７４２ｙの２点で交差し更に基面７３１に交差している。同様に、図９Ｂに示すように、仮想線Ｌ１及びＬ２はそれぞれ領域８４１ｙに一点で交差するが、仮想線Ｌ３は領域８４１ｙ及び８４２ｙの２点で交差し更に基面８３１に交差している。第２変形例においても、突出面７４ｙの領域７４２ｙと窪み面８４ｙの領域８４２ｙとが干渉して、型７０ｙ及び８０ｙを開閉方向Ｄに開閉できずに、結果的に排水溝を製造できない。

【0049】

また、第１及び第２比較例の型において、型の一部を開閉方向Ｄとは異なる方向にスライド可能なスライドコアで構成することにより、型を開閉可能とすることはできる。しかしながら、型の構造が複雑化し、製造コストが増大する可能性がある。本実施例では、簡易な構造の型により低コストでセパレータ４０を製造できる。

【0050】

次に、本実施例の型７０及び８０の所定の面の角度について、再度図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。図７Ａに示すように、開閉方向Ｄに平行であって凹面７１に交差する仮想線Ｌ０と凹面７１との間の側面７３側の角度をＸとする。凹面７１と側面７３の基面７３１と間の角度をα１とする。凹面７１と突出面７４の領域７４１と間の角度をα２とする。凹面７１と突出面７４の領域７４２との間の角度をα３とする。これらの角度は以下の関係を満たす。
Ｘ＜α１＜（Ｘ＋９０°）・・・（１）
Ｘ＜α２＜α３＜（Ｘ＋１８０°）・・・（２）

【0051】

式（１）は、側面７３により規定されるセパレータ４０の側部４３自体がアンダーカット形状とならないようにする要件である。式（２）のα２＜α３は、突出面が断面視で略三角形状であれば必然的に満たされる。また、式（２）は、突出面７４により規定されるセパレータ４０の排水溝４４がアンダーカット形状とならないようにする要件である。尚、突出面７４は基面７３１から外側に突出している限り、α１＜α２は必然的に満たす。

【0052】

ここで、凹面７１と突出面７４の任意の位置との間の角度をαＳとすると、式（２）は以下のように一般化できる。
Ｘ＜αＳ＜（Ｘ＋１８０°）・・・（３）

【0053】

以上の関係式を満たす限り、突出面７４の一部が基面７３１に開閉方向Ｄで対向することがなく、アンダーカット形状とはならない排水溝４４を形成できる。尚、本実施例ではＸ＝９０°であるが、これに限定されない。Ｘは、理論的には０°＜Ｘ＜１８０°であればよいが、現実的には、７０°＜Ｘ＜１１０°内に含まれていればよい。上記要件を満たす限り、型７０の側面７３と相補形状である型８０の側面の形状も必然的に定まり、本実施例の型７０及び８０によりアンダーカット形状とはならない排水溝４４を有したセパレータ４０を製造できる。

【0054】

尚、型８０の窪み面８４が満たす要件についても説明する。図７Ｂに示すように、Ｘは、開閉方向Ｄに平行であって凸面８１に交差する仮想線Ｌ０と凸面８１との間の図示した側面８３とは反対側の角度に相当する。また、凸面８１と側面８３の基面８３１との間の角度をβ１とする。凸面８１と窪み面８４の領域８４１との間の角度をβ２とする。凸面８１と窪み面８４の領域８４２との間の角度をβ３とする。これらの角度は以下の関係を満たす。
Ｘ＋９０°＜β１＜（Ｘ＋１８０°）・・・（４）
Ｘ＜β３＜β２＜（Ｘ＋１８０°）・・・（５）

【0055】

式（４）は、側面８３により規定されるセパレータ４０の側部４３自体がアンダーカット形状とならないようにする要件である。式（５）のβ３＜β２は、窪み領域が断面視で略三角形状であれば必然的に満たされる。また、式（５）は、窪み面８４により規定されるセパレータ４０の排水溝４４がアンダーカット形状とならないようにする要件である。

【0056】

ここで、凸面８１と窪み面８４の任意の位置との間の角度をβＳとすると、式（２）は以下のように一般化できる。
Ｘ＜βＳ＜（Ｘ＋１８０°）・・・（６）

【0057】

次に、各面の角度の観点から第１及び第２比較例について、再度図８Ａ～９Ｂを参照して説明する。図８Ａに示すように、凹面７１と領域７４１ｘとの間の角度であるα２ｘは、Ｘ＜α２ｘを満たさず、具体的には、式（２）及び（３）を満たさない。また、図８Ｂに示すように、凸面８１と領域８４１ｘとの間の角度であるβ２ｘは、β２ｘ＜（Ｘ＋１８０°）を満たさず、具体的には、式（５）及び（６）を満たさない。図９Ａに示すように、凹面７１と領域７４２ｙとの間の角度であるα３ｙは、α３ｙ＜（Ｘ＋１８０°）を満たさず、具体的には、式（２）及び（３）を満たさない。また、図９Ｂに示すように、凸面８１と領域８４２ｙとの間の角度であるβ３ｙは、Ｘ＜β３ｙを満たさず、具体的には、式（５）及び（６）を満たさない。

【0058】

以上のように、凹面７１と突出面７４との間の角度、又は凸面８１と窪み面８４との間の角度によっても、アンダーカット形状とはならない排水溝を有したセパレータを製造できる型の形状を特定できる。尚、基面７３１と領域７４１との間や、領域７４１及び７４２との間、領域７４２と基面７３１との間、基面８３１と領域８４１との間や、領域８４１及び８４２との間、領域８４２と基面８３１との間に、アールを設けてもよい。

【0059】

次に、複数の変形例について説明する。尚、変形例についても、同一の構成には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ第１変形例の型７０ａ及び８０ａの部分拡大断面図である。型７０ａの溝７０Ａａの側面７３ａの突出面７４ａ、及び型８０ａの溝８０Ａａの側面８３ａの窪み面８４ａは、断面視で滑らかに湾曲した曲面状であって、換言すれば、半円状である。

【0060】

図１０Ａに示すように、突出面７４ａの領域７４１ａは、断面視で突出面７４ａが開閉方向Ｄに略垂直となる位置を境界として凹面７１側に位置している。突出面７４ａの領域７４２ａは、上記の位置を境界として凸面７５側に位置している。同様に、図１０Ｂに示すように、窪み面８４ａの領域８４１ａは、断面視で窪み面８４ａが開閉方向Ｄに略垂直となる位置を境界として凸面８１側に位置している。窪み面８４ａの領域８４２ａは、上記の位置を境界として凸面７５側に位置している。

【0061】

図１０Ａに示す仮想線Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３は、それぞれ領域７４１ａ、領域７４１ａ及び７４２ａ間の境界、領域７４２ａを通過するが、何れも突出面７４ａに一点で交差し、凹面７１及び基面７３１から離れている。同様に、図１０Ｂに示す仮想線Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３は、それぞれ領域８４１ａ、領域８４１ａ及び８４２ａ間の境界、領域８４２ａを通過するが、何れも窪み面８４ａに一点で交差し、凸面８１及び基面８３１から離れている。

【0062】

また、図１０Ａに示すように、凹面７１と領域７４１ａの任意の位置との間の角度であるα２ａと、凹面７１と領域７４２ａの任意の位置との間の角度であるα３ａに関して、式（２）のα２及びα３をそれぞれα２ａ及びα３ａと読み替えると、この式を満たす。即ち、第１変形例において、領域７４１ａが第１領域に相当し、領域７４２ａが第２領域に相当する。また、凹面７１と突出面７４ａの任意の位置との間の角度をαＳとすると、式（３）を満たす。同様に、図１０Ｂに示すように、凸面８１と領域８４１ａの任意の位置との間の角度であるβ２ａと、凸面８１と領域８４２ａの任意の位置との間の角度であるβ３ａに関しても、式（５）のβ２及びβ３をそれぞれβ２ａ及びβ３ａと読み替えると、この式を満たす。また、凸面８１と窪み面８４ａの任意の位置との間の角度をβＳとすると、式（６）を満たす。以上のように、第１変形例の型７０ａ及び８０ａによっても、アンダーカット形状ではない排水溝を備えたセパレータを低コストで製造できる。

【0063】

また、第１変形例では、断面視で突出面７４ａ及び窪み面８４ａが湾曲しているため、プレス加工時に突出面７４ａ及び窪み面８４ａにより基材に局所的に大きな負荷が作用することが抑制されている。また、製造されたセパレータの排水溝の形状も、突出面７４ａ及び窪み面８４ａに沿うように湾曲するため、この排水溝の内側を流れるガスの圧損の増大を抑制でき、排水溝の反対側を流れる冷媒の圧損の増大も抑制される。尚、第１変形例においても、基面７３１と領域７４１ａとの間や、領域７４２ａと基面７３１との間、基面８３１と領域８４１ａとの間や、領域８４２ａと基面８３１との間に、アールを設けてもよい。

【0064】

図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ第２変形例の型７０ｂ及び８０ｂの部分拡大断面図である。型７０ｂの溝７０Ａｂの側面７３ｂの突出面７４ｂ、及び型８０ｂの溝８０Ａｂの側面８３ｂの窪み面８４ｂは、断面視で略台形状であって、それぞれ３つの直線状の領域を有している。突出面７４ｂは、領域７４１ｂ、７４２ｂ、及び７４３ｂを含む。具体的には、凹面７１側から凸面７５側に、領域７４１ｂ、７４３ｂ、及び７４２ｂの順に連続している。具体的には、領域７４１ｂは凹面７１側で基面７３１に連続している。領域７４２ｂは凸面７５側で基面７３１に連続している。領域７４３ｂは領域７４１ｂ及び７４２ｂの間でこれらに連続している。領域７４１ｂは、領域７４２ｂ及び７４３ｂの何れよりも長く、領域７４２ｂは、領域７４１ｂ及び７４３ｂの何れよりも短い。また、領域７４３ｂは、開閉方向Ｄに対して略垂直である。同様に、窪み面８４ｂは、領域８４１ｂ、８４２ｂ、及び８４３ｂを含む。凸面８１側から凹面８５側に、領域８４１ｂ、８４３ｂ、及び８４２ｂの順に連続している。領域７４３ｂ及び８４３ｂも互いに平行である。

【0065】

図１１Ａに示す仮想線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ領域７４１ｂ、７４３ｂ、及び７４２ｂを通過するが、何れも突出面７４ｂに一点で交差し凹面７１及び基面７３１から離れている。同様に、図１１Ｂに示す仮想線Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３は、それぞれ領域８４１ｂ、８４３ｂ、及び８４２ｂを通過するが、何れも窪み面８４ｂに一点で交差し凸面８１及び基面８３１から離れている。

【0066】

また、図１１Ａに示すように、凹面７１と領域７４１ｂとの間の角度であるα２ｂと、凹面７１と領域７４２ｂとの間の角度であるα３ｂに関して、式（２）のα２及びα３をそれぞれα２ｂ及びα３ｂと読み替えると、この式を満たす。即ち、第２変形例において、領域７４１ｂが第１領域に相当し、領域７４２ｂが第２領域に相当する。また、α３ｂと、凹面７１と領域７４３ｂとの間の角度であるα４ｂに関し、式（２）のα２及びα３をそれぞれα４ｂ及びα３ｂと読み替えると、この式を満たす。即ち、第２変形例においては、領域７４２ｂが第１領域に相当し、領域７４３ｂが第２領域に相当する。また、凹面７１と突出面７４ｂの任意の位置との間の角度をαＳとすると、上述した式（３）を満たす。

【0067】

同様に、図１１Ｂに示すように、凸面８１と領域８４１ｂとの間の角度であるβ２ｂと、凸面８１と領域８４２ｂとの間の角度であるβ３ｂに関して、式（５）のβ２及びβ３をそれぞれβ２ｂ及びβ３ｂと読み替えると、この式を満たす。また、β３ｂと、凸面８１と領域８４３ｂとの間の角度であるβ４ｂに関し、式（５）のβ２及びβ３をそれぞれβ４ｂ及びβ３ｂと読み替えると、この式を満たす。また、凹面７１と窪み面８４ｂの任意の位置との間の角度をβＳとすると、式（６）を満たす。以上のように、第２変形例の型７０ｂ及び８０ｂによっても、アンダーカット形状ではない排水溝を備えたセパレータを低コストで製造できる。

【0068】

第２変形例では、断面視で突出面７４ｂ及び窪み面８４ｂが略台形状であり、領域７４３ｂ及び８４３ｂの幅が確保されている。このため、突出面７４ｂ及び窪み面８４ｂにより形成された排水溝は、溝底面の幅が確保されている。このため、排水溝の容積を確保することができ、排水溝から液水があふれることが抑制され、排水性が確保されている。尚、第２変形例においても、基面７３１と領域７４１ｂとの間や、領域７４１ｂ及び７４３ｂの間等の角部に、アールを設けてもよい。

【0069】

図１２Ａ及び図１２Ｂは、それぞれ第３変形例の型７０ｃ及び８０ｃの部分拡大断面図である。型７０ｃの溝７０Ａｃの側面７３ｃの突出面７４ｃは、断面視で、２つの略三角形が側面７３ｃに沿って並んだ形状である。具体的には、突出面７４ｃは、凹面７１側から凸面７５側に順に連続した領域７４１ｃ、７４２ｃ、７４３ｃ、及び７４４ｃを含む。領域７４１ｃ及び７４２ｃは略三角形状に突出している。同様に、領域７４３ｃ及び７４４ｃ略三角形状に突出している。領域７４１ｃ及び７４３ｃは互いに略平行である。領域７４２ｃ及び７４４ｃは互いに略平行である。同様に、型８０ｃの溝８０Ａｃの側面８３ｃの窪み面８４ｃは、断面視で、２つの略三角形状が側面８３ｃに沿って並んだ形状である。窪み面８４ｃは、凸面８１側から凹面８５側に順に連続した領域８４１ｃ、８４２ｃ、８４３ｃ、及び８４４ｃを含む。領域８４１ｃ及び８４２ｃ略三角形状に突出している。同様に、領域８４３ｃ及び８４４ｃ略三角形状に突出している。領域８４１ｃ及び８４３ｃは互いに略平行である。領域８４２ｃ及び８４４ｃは互いに略平行である。

【0070】

図１２Ａに示すように、仮想線Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３は、それぞれ、領域７４１ｃ、７４２ｃ、及び７４４ｃを通過し、何れも突出面７４ｃに一点で交差する。また、図１２Ａには示されていないが、開閉方向Ｄに平行であって領域７４３ｃを通過する仮想線も、突出面７４ｃに一点で交差することは明らかである。同様に、図１２Ｂに示すように、仮想線Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３は、それぞれ、領域８４１ｃ、８４２ｃ、及び８４４ｃを通過し、何れも窪み面８４ｃに一点で交差する。また、図１２Ｂには示されていないが、開閉方向Ｄに平行であって領域８４３ｃを通過する仮想線も、窪み面８４ｃに一点で交差することは明らかである。

【0071】

また、凹面７１と領域７４１ｃとの間の角度であるα２ｃは、凹面７１と領域７４３ｃとの間の角度は略同じである。凹面７１と領域７４２ｃとの間の角度であるα３ｃと、凹面７１と領域７４４ｃとの間の角度は略同じである。従って、式（２）のα２及びα３をそれぞれα２ｃ及びα３ｃと読み替えると、この式を満たす。即ち、第３変形例において、領域７４１ｃが第１領域に相当し、領域７４２ｃが第２領域に相当する。また、凹面７１と突出面７４ｃの任意の位置との間の角度をαＳとすると、式（３）を満たす。同様に、凸面８１と領域８４１ｃとの間の角度であるβ２ｃは、凸面８１と領域８４３ｃとの間の角度と略同じである。凸面８１と領域８４２ｃとの間の角度であるβ３ｃは、凸面８１と領域８４４ｃとの間の角度と略同じである。従って、式（５）のβ２及びβ３をそれぞれβ２ｃ及びβ３ｃと読み替えると、この式を満たす。また、凹面７１と窪み面８４ｃの任意の位置との間の角度をβＳとすると、式（６）を満たす。以上のように、第３変形例の型７０ｃ及び８０ｃによっても、アンダーカット形状ではない排水溝を備えたセパレータを低コストで製造できる。

【0072】

第３変形例の型７０ｃ及び８０ｃにより形成されたセパレータの排水溝は、単一の側部に２つ形成されるため、２つの排水溝により捕捉される液水の確保を確保することができる。尚、第３変形例においても、基面７３１と領域７４１ｃとの間等の角部に、アールを設けてもよい。

【0073】

第３変形例では、領域７４１ｃ及び７４３ｃは互いに略平行であり、領域７４２ｃ及び７４４ｃは互いに略平行であり、領域８４１ｃ及び８４３ｃは互いに略平行であり、領域８４２ｃ及び８４４ｃは互いに略平行であるが、これに限定されない。

【0074】

また、第３変形例での突出面７４ｃ及び窪み面８４ｃは、２つの略三角形が並んだ形状であるが、これに限定されず、例えば、略半円形又は略台形が複数並んだ形状であってもよい。また、突出面及び窪み面の各形状は、略三角形、略半円形、略台形のうち少なくとも２つが並んだ形状であってもよい。

【0075】

また、第３変形例での突出面７４ｃは、２つの略三角形状が連続した形状であるが、例えば単一の側面に所定の距離を空けて２つの領域に分離していてもよい。この場合、２つの領域間に基面を挟むが、この分離した２つの領域が単一の突出面と解釈される。従って、２つの領域の一方を通過する仮想線は、２つの領域の他方を通過せずに、一方のみと交差すればよい。また、２つの領域の何れも、上述した角度の関係を満たせばよい。窪み面８４ｃについても同様である。

【0076】

次に、上述した実施例及び変形例に示した型によりセパレータに形成される排水溝の水力直径について説明する。排水溝の水力直径とは、排水溝の断面積と等価とみなせる断面積を有した円管の直径を意味する。図１３は、排水溝の水力直径と毛管力との関係を示したグラフである。図１３は、横軸は水力直径を示し、縦軸は毛管力を示している。図１３に示すように、排水溝の水力直径と毛管力とは、反比例の関係にある。ここで、形成される排水溝の水力直径は、２μｍ以上であって２００μｍ以下であることが好ましい。排水溝の水力直径が２μｍ以上であることにより、排水溝で捕捉できる液水の量が確保できるからである。また、排水溝の水力直径が２００μｍ以下であることにより、排水溝の毛管力によって液水を排水溝内に吸引することでき、液水の捕捉性を確保できるからである。また、排水溝の水力直径は、５μｍ以上であって１５０μｍ以下でもよい。また、排水溝の水力直径は、好ましくは７μｍ以上であって１５０μｍ以下であり、更に好ましくは、１０μｍ以上であって１００μｍ以下である。

【0077】

ここで、例えば上述した実施例では、型７０の突出面７４が溝の内面であると仮定した場合に、その溝の水力直径が上記の範囲内であることが好ましい。突出面７４が排水溝４４の内面を規定するため、上記のように仮定した場合に溝の水力直径が上記範囲を満たすことにより、突出面７４により形成される排水溝４４の水力直径も上記範囲内となる場合が多いからである。同様に、変形例においても突出面７４ａ～７４ｃのそれぞれを溝の内面であると仮定した場合に、その溝の水力直径が上記の範囲内であることが好ましい。

【0078】

上記の実施例及び変形例で、基面７３１及び８３１は、断面視で直線状であるがこれに限定されない。例えば、略一定の曲率で緩やかに湾曲していてもよい。この場合、基面７３１及び８３１は相補形状であるため、例えば基面７３１が外側に湾曲した形状であるとすると、基面８３１は内側に湾曲した形状である。

【0079】

上述した実施例及び変形例では、セパレータの基材として金属板を用いたがこれに限定されない。例えば、基材は複数の層を備えていてもよい。例えば、金属層と導電性樹脂層とを備えた基材であってもよい。金属層は、例えば金属板である。導電性樹脂層は、例えば絶縁性の樹脂バインダ中に、金属製である導電性の粒子が分散されたものである。

【0080】

実施例及び変形例では、金属板である基材をプレス加工したが、これに限定されない。例えば、主成分であるカーボン粉末に樹脂バインダが混合された粉体状の材料を基材として、本実施例及び変形例の型により加熱圧縮加工してもよい。また、樹脂バインダ中に導電性の粒子が分散された導電性樹脂を基材として、本実施例及び変形例の型を用いて射出成型してもよい。何れの場合にも、型を開閉でき、アンダーカット形状ではない排水溝を有したセパレータを低コストで製造できる。

【0081】

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】

【0082】

１ 燃料電池
２ 単セル
２０ アノードセパレータ
４０ カソードセパレータ
２１、４１ リブ部
２５、４５ 底部
２３、２７、４３、４７ 側部
４４、４８ 排水溝
２０Ａ、２０Ｂ、４０Ａ、４０Ｂ 流路溝
７０、８０ 型
７０Ａ、８０Ａ 溝
７１、８５ 凹面
７３、７７、８３、８７ 側面
７５、８１ 凸面
７３１，８３１ 基面
７４ 突出面
８４ 窪み面
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 仮想線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】