(57)【要約】【課題】  多セルモジュールのセル積層方向中央近傍の接着剤硬化時間を短縮できる多セルモジュールの製造方法および製造装置の提供。【解決手段】（１）セル１を積層して多セルモジュール７を構成する第１の工程と、セル積層体内部の流体流路に熱媒体を流してセル積層体を内部から加熱することにより接着剤３２を加熱・硬化させる第２の工程と、を有する多セルモジュールの製造方法とその製造装置。（２）セル積層体を内部から加熱するとともに、セル積層体の外面に熱盤５０を接触させてセル積層体を外面から加熱する。（３）熱盤５０が、セル積層体をセル積層方向に押圧する。（４）孔５１を通してセル積層体内部の流体流路に流通される。（５）熱盤５０がセル積層体内部の流体流路に流通される熱媒体によって加熱される。（６）セル積層体が、セル積層方向端面以外の面においても加熱される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを、隣接するセルの対向面に液状接着剤を塗布し、多セルモジュールを構成するセルの数だけ、積層することにより、セル積層体を作製する第１の工程と、
セル積層体が有するセル積層体内部の流体流路に熱媒体を流してセル積層体を内部から加熱することにより、前記接着剤を加熱・硬化させる第２の工程と、
を有する多セルモジュールの製造方法。
【請求項２】
前記第２の工程において、セル積層体を内部から加熱するとともに、セル積層体の外面に熱盤を接触させて該熱盤を加熱しセル積層体を外面から加熱する請求項１記載の多セルモジュールの製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、熱盤が、セル積層体を外面から加熱するとともに、セル積層体をセル積層方向に押圧する請求項２記載の多セルモジュールの製造方法。
【請求項４】
前記第２の工程において、前記熱媒体が前記熱盤に設けられた孔を通してセル積層体内部の流体流路に流通される請求項２記載の多セルモジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程において、前記熱盤がセル積層体内部の流体流路に流通される前記熱媒体または前記熱盤に設けられたヒータによって加熱される請求項１記載の多セルモジュールの製造方法。
【請求項６】
前記第２の工程において、セル積層体が、セル積層方向端面以外の面においても加熱される請求項１記載の多セルモジュールの製造方法。
【請求項７】
隣接するセルの対向面に液状接着剤が塗布され、多セルモジュールを構成するセルの数だけ、積層された複数のセルからなるセル積層体を、前記接着剤を加熱・硬化することにより一体化する、多セルモジュールの製造装置であって、
前記セル積層体が有するセル積層体内部の流体流路に温度調節された熱媒体を流通させ、それによってセル積層体を内部から加熱して前記接着剤を加熱・硬化させる熱媒体供給装置を備えている、
多セルモジュールの製造装置。
【請求項８】
セル積層体の外面に接触され、セル積層体を外面から加熱する、熱盤を備えている請求項７記載の多セルモジュールの製造装置。
【請求項９】
前記熱盤が、セル積層体を外面から加熱するとともに、セル積層体をセル積層方向に押圧する請求項８記載の多セルモジュールの製造装置。
【請求項１０】
前記熱盤に孔が設けられており、前記熱媒体は前記熱盤に設けられた孔を通してセル積層体内部の流体流路に流通される請求項８記載の多セルモジュールの製造装置。
【請求項１１】
前記熱盤がセル積層体内部の流体流路に流通される前記熱媒体または前記熱盤に設けられたヒータによって加熱される請求項７記載の多セルモジュールの製造装置。
【請求項１２】
前記セル積層体を、セル積層方向端面以外の面においても加熱する加熱装置を備えている請求項７記載の多セルモジュールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池の多セルモジュール（多セルモジュールとは、セルを複数（５以上、望ましくは１０以上、たとえば２０）積層しセルを互いに接着して構成したモジュール、また、モジュールは、燃料電池スタック組み立て上、取扱の単位となる）の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（セル）、たとえば単位固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ（セパレータがメタルセパレータの場合はメタルセパレータと樹脂フレームとを合わせたものを含む）とを重ねたものからなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータとの間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層が設けられてもよい。
セルの発電領域においては、セパレータには、アノードに燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路が形成され、カソードに酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路が形成されている。セパレータの燃料ガス流路の背面側と、セパレータの酸化ガス流路の背面側には、冷媒（冷却水）流路が形成される。セルの発電領域において、セパレータは拡散層を介してＭＥＡに当接され、発電して水を生成する。
セルの発電領域の周囲にある非発電領域には、セル積層方向に延びる燃料ガスマニホールド、酸化ガスマニホールド、冷媒マニホールドが形成される。燃料ガスマニホールドは発電領域の燃料ガス流路に接続し、酸化ガスマニホールドは発電領域の酸化ガス流路に接続し、冷媒マニホールドは発電領域の冷媒流路に接続している。燃料ガスマニホールド、酸化ガスマニホールド、冷媒マニホールド、燃料ガス流路、酸化ガス流路、冷媒流路は流体流路と呼ぶことができる。
複数のセルを積層し接着して多セルモジュールを構成し、多セルモジュールをセル積層方向に直列に配置してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付けるとともに、セル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート）、ボルト・ナットにて固定して、燃料電池スタックを構成する。
各セルにおいてＭＥＡの両側のセパレータは、セルの周囲の非発電領域で接着剤でシールされるとともに接着される。多セルモジュールの場合は、隣接セル同士の間は、セルの周囲の非発電領域で接着剤でシールされるとともに接着される。多セルモジュールを直列配置してスタックを構成する場合は、隣接多セルモジュール同士の間は、ガスケットシールであり、スタック分解時に隣接多セルモジュール同士は分離可能である。
【０００３】
セルのセパレータ間の接着剤は、塗布時は液状であり、塗布後、加熱、硬化される。
１つのセルで１つのモジュールを構成する単セルモジュールでは、特開平８−１８５８７５号公報に開示されているように、一対の金型間に単セルを挟んでプレスし、金型内にスチームまたは湯を流通させて金型を熱盤とし、熱盤でセルを加熱することにより、単セルの一対のセパレータ間の接着剤を硬化させることができる。
【特許文献１】特開平８−１８５８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の熱盤でセルを加圧するとともに加熱し接着剤を硬化させる接着剤硬化方法を多セルモジュールに適用すると、その場合には以下の問題が生じる。
図９〜図１１は、上記の熱盤でセルを加圧するとともに加熱し接着剤を硬化させる接着剤硬化方法を多セルモジュールに適用した場合を示す。図９〜図１１は、ＭＥＡ２を樹脂フレーム５、６を介してメタルセパレータ３、４で挟んでセル１を構成し、それを複数、たとえば２０、積層しセル間を接着剤で接着して多セルモジュール７を構成し、多セルモジュール７を熱盤８（８ａ、８ｂ）で挟んで加圧するとともに加熱する場合を示している。
その場合、図１１に示すように、熱盤８（８ａ、８ｂ）に接している端部セルとそれに隣接するセルとの間の接着剤は速やかに加熱され（図１１の特性Ｃ）硬化されるが、多モジュール７のセル積層方向中央部にあるセルとそれに隣接するセルとの間の接着剤は、途中の接着剤層の熱伝導率が低いため、熱盤からの熱が熱伝導で伝わってくるのに時間がかかって、加熱され硬化するのに時間がかかり（図１１の特性Ｄ）、製造時間を長くしてしまうという問題が生じる。
接着剤は約８０℃で硬化を始めるので、熱盤温度を約１００℃にすると（電解質膜のガラス遷移点が１２０℃〜１３０℃のため１２０℃以上にすることはできない）、２０セルモジュールの場合、端部セルは２〜３分で硬化するが、中央の接着剤が硬化するのに約１０分かかる。
本発明の目的は、多セルモジュールのセル積層方向中央近傍の接着剤硬化時間を短縮できる多セルモジュールの製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明はつぎの通りである。
（１）  複数のセルを、隣接するセルの対向面に液状接着剤を塗布し、多セルモジュールを構成するセルの数だけ、積層することにより、セル積層体を作製する第１の工程と、
セル積層体が有するセル積層体内部の流体流路に熱媒体を流してセル積層体を内部から加熱することにより、前記接着剤を加熱・硬化させる第２の工程と、
を有する多セルモジュールの製造方法。
（２）  前記第２の工程において、セル積層体を内部から加熱するとともに、セル積層体の外面に熱盤を接触させて該熱盤を加熱しセル積層体を外面から加熱する（１）記載の多セルモジュールの製造方法。
（３）  前記第２の工程において、熱盤が、セル積層体を外面から加熱するとともに、セル積層体をセル積層方向に押圧する（２）記載の多セルモジュールの製造方法。
（４）  前記第２の工程において、前記熱媒体が前記熱盤に設けられた孔を通してセル積層体内部の流体流路に流通される（２）記載の多セルモジュールの製造方法。
（５）  前記第２の工程において、前記熱盤がセル積層体内部の流体流路に流通される前記熱媒体または前記熱盤に設けられたヒータによって加熱される（１）記載の多セルモジュールの製造方法。
（６）  前記第２の工程において、セル積層体が、セル積層方向端面以外の面においても加熱される（１）記載の多セルモジュールの製造方法。
（７）  隣接するセルの対向面に液状接着剤が塗布され、多セルモジュールを構成するセルの数だけ、積層された複数のセルからなるセル積層体を、前記接着剤を加熱・硬化することにより一体化する、多セルモジュールの製造装置であって、
前記セル積層体が有するセル積層体内部の流体流路に温度調節された熱媒体を流通させ、それによってセル積層体を内部から加熱して前記接着剤を加熱・硬化させる熱媒体供給装置を備えている、
多セルモジュールの製造装置。
（８）  セル積層体の外面に接触され、セル積層体を外面から加熱する、熱盤を備えている（７）記載の多セルモジュールの製造装置。
（９）  前記熱盤が、セル積層体を外面から加熱するとともに、セル積層体をセル積層方向に押圧する（８）記載の多セルモジュールの製造装置。
（１０）  前記熱盤に孔が設けられており、前記熱媒体は前記熱盤に設けられた孔を通してセル積層体内部の流体流路に流通される（８）記載の多セルモジュールの製造装置。
（１１）  前記熱盤がセル積層体内部の流体流路に流通される前記熱媒体または前記熱盤に設けられたヒータによって加熱される（７）記載の多セルモジュールの製造装置。
（１２）  前記セル積層体を、セル積層方向端面以外の面においても加熱する加熱装置を備えている（７）記載の多セルモジュールの製造装置。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）の多セルモジュールの製造方法、上記（７）の多セルモジュールの製造装置の何れかによれば、セル積層体が有するセル積層体内部の流体流路に熱媒体を流してセル積層体を内部から加熱することにより、接着剤を加熱・硬化させるので、多セルモジュールのセル積層方向中央近傍も強制対流熱伝達により速やかに加熱でき、多セルモジュールのセル積層方向中央近傍の接着剤の硬化時間を短縮できる。
上記（２）の多セルモジュールの製造方法、上記（８）の多セルモジュールの製造装置の何れかによれば、熱媒体によりセル積層体を内部から加熱するとともに、セル積層体の外面に熱盤を接触させて該熱盤を加熱しセル積層体を外面から加熱するので、多セルモジュールを内部から強制対流熱伝達により速やかに加熱できるとともに外面から熱伝導により加熱でき、多セルモジュールの全部の接着剤の硬化時間を短縮できる。
上記（３）の多セルモジュールの製造方法、上記（９）の多セルモジュールの製造装置の何れかによれば、熱盤が、セル積層体を外面から加熱するとともに、セル積層体をセル積層方向に押圧するので、熱盤を剛体としておくことにより、多セルモジュールの接着剤を適正な圧力で均一に加圧でき、加圧不足によるシール不良や過大加圧によるセパレータの変形・破損が生じることを防止することができる。
上記（４）の多セルモジュールの製造方法、上記（１０）の多セルモジュールの製造装置の何れかによれば、熱媒体が前記熱盤に設けられた孔を通してセル積層体内部の流体流路に流通されるので、熱盤の孔の位置と多セルモジュールの流体マニホールドの位置を対応させておくことにより、容易に多セルモジュールの流体流路に熱媒体を流通させることができるとともに、多セルモジュールの流体流路を熱媒体流路として利用できる。
上記（５）の多セルモジュールの製造方法、上記（１１）の多セルモジュールの製造装置の何れかによれば、熱盤がセル積層体内部の流体流路に流通される前記熱媒体または熱盤に設けられたヒータによって加熱されるので、熱媒体により加熱される場合は新たに熱源を設ける必要がなく、かつ、多セルモジュール内部加熱用に熱媒体の温度をコントロールしておけば熱盤加熱用にとくに熱媒体の温度をコントロールする必要がないという効果が得られ、また、熱盤がヒータによって加熱される場合は熱盤の温度制御が容易であるという効果が得られる。
上記（６）の多セルモジュールの製造方法、上記（１２）の多セルモジュールの製造装置の何れかによれば、セル積層体が、セル積層方向端面以外の面においても熱盤により加熱されるので、セル積層体がセル積層方向端面のみで熱盤により加熱される場合よりも多く、セル積層方向中央部を加熱することができ、多セルモジュールのセル積層方向中央近傍の接着剤硬化時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の多セルモジュールの製造方法および多セルモジュールの製造装置を図１〜図６を参照して説明する。
本発明の燃料電池セパレータが組み込まれた燃料電池は、たとえば固体高分子電解質型燃料電池である。該燃料電池は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
【０００８】
図２に示すように、燃料電池（セル）１、たとえば単位固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ２（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ３、４（セパレータは図２のようにカーボンセパレータであってもよいし、あるいは図３のようにメタルセパレータ３、４と樹脂フレーム５、６とをそれぞれ合わせたものであってもよい）とを重ねたものからなる。膜−電極アッセンブリ２は、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜の一面に配置された触媒層１２からなる電極１４（アノード、燃料極）および電解質膜の他面に配置された触媒層１５からなる電極１７（カソード、空気極）とからなる。膜−電極アッセンブリ２とセパレータ３、４との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層１３、１６が設けられてもよい。
【０００９】
図２、図３に示すように、セル１の発電領域１８においては、セパレータ３には、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、セパレータ４には、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。セパレータ３の燃料ガス流路２７の背面側と、セパレータ４の酸化ガス流路２８の背面側には、冷媒（冷却水）流路２６が形成される。セル１の発電領域１８において、セパレータ３、４は拡散層を介してＭＥＡに当接され、発電して水を生成する。
【００１０】
図２、図３に示すように、セル１の発電領域１８の周囲にある非発電領域１９には、セル積層方向に延びる燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷媒マニホールド２９が形成される。燃料ガスマニホールド３０は発電領域の燃料ガス流路２７に接続し、酸化ガスマニホールド３１は発電領域の酸化ガス流路２８に接続し、冷媒マニホールド２９は発電領域の冷媒流路２６に接続している。燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷媒マニホールド２９、燃料ガス流路２７、酸化ガス流路２８、冷媒流路２６は流体流路と呼ぶことができる。
【００１１】
図４に示すように、複数（５以上、望ましくは１０以上、たとえば２０）のセル１を積層し接着して多セルモジュール７（図３に示すように、多セルモジュール７のセル積層方向端部に導電性がある剛性がセル１より高いプレート３４、３５、たとえばカーボンプレートを配置して、このプレート３４、３５をそれに接触するセルに接着剤にて接着してもよい）を構成し、多セルモジュール７をセル積層方向に直列に配置してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２をセル積層体側からセル積層方向外側に向かって順に配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付けるとともに、セル積層方向に延びる締結部材２４（たとえば、テンションプレート、スルーボルト等）、ボルト・ナット２５にて固定して、燃料電池スタック２３を構成する。
【００１２】
各セル１においてＭＥＡの両側のセパレータ３、４は、セルの周囲の非発電領域１９で接着剤３２でシールされるとともに接着される。多セルモジュール７の場合は、隣接セル１同士の間は、セル１の周囲の非発電領域１９で流体流路まわり（発電領域１８の流体流路２６、２７、２８、マニホールド２９、３０、３１、発電領域１８の流体流路２６、２７、２８とマニホールド２９、３０、３１との間の連絡路、を囲む部位）を接着剤３２でシールされるとともに接着される。多セルモジュール７を直列配置してスタック２３を構成する場合は、隣接多セルモジュール７同士の間は、ガスケットシール（プレート３４、３５または端部セルのセパレータに、ガスケットを、焼付けまたは接着などにより、一体に形成しておく）で流体流路まわりをシールされ、スタック２３分解時には隣接多セルモジュール７同士は分離可能である。
【００１３】
接着剤３２によるシール・接着においては、接着剤３２は液状の状態でセパレータ３、４（セパレータがメタルセパレータの場合はメタルセパレータ３、４と樹脂フレーム５、６）に塗布され、加熱されて硬化される。したがって、接着剤３２は加熱すると硬化するタイプの接着剤であり、たとえば、シリコーン系、フッ素系の樹脂からなる接着剤である。接着剤３２は、約８０℃から硬化を始めるが、１００℃程度で加熱して硬化させる。加熱温度が高いほど硬化時間は短くなるが、電解質膜１１のガラス遷移点が１２０〜１３０℃にあるので、１２０℃以下の温度で加熱することが必要である。
【００１４】
各セル１における接着剤３２の加熱、硬化は、単セル製作時に行ってもよいし、あるいは多セルモジュールの隣接セル１間の接着剤３２の加熱、硬化時に隣接セル１間の接着剤３２の加熱、硬化と同時に行ってもよい。多セルモジュールの隣接セル１間の接着剤３２の加熱、硬化は、セル１の隣接セル１との対向面に接着剤３２を塗布し、セル１を多セルモジュール７を構成するセル数分積層し、多セルモジュール７を加熱することにより行う。
【００１５】
本発明の多セルモジュールの製造方法は、複数のセル１を、隣接するセル１の対向面に液状接着剤３２を塗布し、多セルモジュール７を構成するセルの数（５以上、望ましくは１０以上、たとえば２０）だけ、積層することにより、セル積層体を作製する第１の工程と、セル積層体が有するセル積層体内部の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に熱媒体（温度調節された、または温度調節されかつ流量調節されたガスまたは液体、たとえばエア、窒素、水、等）を流してセル積層体を内部から加熱することにより、接着剤３２（セル間の接着剤、またはセル間の接着剤とセル内のセパレータ間の接着剤）を加熱・硬化させる第２の工程と、を有する。第２の工程では、セル積層体がもともと流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１を有しているので、この流体流路を熱媒体の流路に利用して熱媒体を流し、対流熱伝達により、多セルモジュール７を内側から加熱し、接着剤３２を加熱、固定する。
【００１６】
望ましくは、第２の工程においては、多セルモジュール７のセル積層体を内部から加熱するとともに、多セルモジュール７のセル積層体の外面に熱盤５０を接触させて該熱盤５０を加熱し多セルモジュール７のセル積層体を外面から加熱する。熱盤５０は、約１００℃に加熱され、熱伝導により多セルモジュール７を外面から加熱する。
熱盤５０は、図１の例では多セルモジュール７をセル積層方向に挟む一対の熱盤５０ａ、５０ｂを含み、図８の例では多セルモジュール７をセル積層方向に挟む一対の熱盤５０ａ、５０ｂと多セルモジュール７の側面に接触させて設けられる熱盤５０ｃを含む。
【００１７】
望ましくは、第２の工程においては、熱盤５０は、多セルモジュール７のセル積層体を外面から加熱するとともに、多セルモジュール７のセル積層体をセル積層方向に押圧する。
熱盤５０が加熱とプレスの両方を行うようにするためには、金型の上下型に型加熱手段（たとえば、ヒータ、温度調節された流体の流路）を設け、それを熱盤５０として用いればよい。
【００１８】
望ましくは、第２の工程においては、熱媒体は、熱盤５０に設けられた孔５１を通して多セルモジュール７のセル積層体内部の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に流通される。
望ましくは、熱盤５０に設けられる孔５１は、多セルモジュール７のセル積層体のマニホールド２９、３０、３１にセル積層方向に対応する位置に設けられる。ただし、セル積層体のマニホールド２９、３０、３１は、図３に示すように、四角形セル面の一側の複数のマニホールドが互いに独立した孔からなるが、熱盤５０に設けられる孔５１は、四角形熱盤の一側の複数のマニホールド対応部が一体に形成された孔からなる。このように構成することによって、四角形熱盤の一側の孔５１ａから流入した熱媒体（たとえば、温風）は四角形セル面の一側の複数のマニホールド２９、３０、３１に流入し、セル面内流路２６、２７、２８を通過して、四角形セル面の他側の複数のマニホールド２９、３０、３１に流れ、四角形セル面の他側の複数のマニホールド２９、３０、３１から四角形熱盤の一側の孔５１ｂに流れ、流出する。この熱媒体は大気に放出されてもよいし、あるいは循環され温度調節されて、再び四角形熱盤の一側の孔５１ａに戻されてもよい。
【００１９】
第２の工程において、熱盤５０の加熱は、電気ヒータ（たとえば、シーズドヒータ等）による加熱でもよいし（図６）、温度調節されたガスや水、または水蒸気を熱盤５０に形成した流路に流すようにしてもよい。熱盤５０の加熱に温度調節されたガスや水を使用する場合は、熱盤５０に形成した流路に流す流体は、多セルモジュール７のセル積層体を内部から加熱する流体を使用してもよいし、あるいは、別の流体としてもよい。
【００２０】
図１、図６の例では、第２の工程において、多セルモジュール７のセル積層体の熱盤５０による外面からの加熱は、セル積層方向両端に設けた熱盤５０ａ、５０ｂによって、セル積層方向両端面のみを加熱するようにしてもよいし、あるいは、セル積層体を、セル積層方向端面以外の面においても加熱するようにしてもよい。
セル積層体を、セル積層方向端面以外の面においても加熱する場合は、
（イ）図７に示すように、多セルモジュール７およびセル積層方向両端に設けた熱盤５０ａ、５０ｂを、容器５３の中に入れて容器５３に温風等の熱媒体を供給・排出し、この温風等の熱媒体によって、多セルモジュール７を熱盤５０ａ、５０ｂ接触面以外の面においても加熱するようにしてもよいし、あるいは、
（ロ）図８に示すように、多セルモジュール７のセル積層方向両端の面以外の面にも熱盤５０ｃを設けて、多セルモジュール７を熱盤５０ａ、５０ｂによってセル積層方向両端面から加熱するとともに、熱盤５０ｃによってセル積層方向両端面以外の面から加熱するようにしてもよい。
【００２１】
つぎに、上記の多セルモジュールの製造方法の実施に直接使用する本発明の多セルモジュールの製造装置６０を、図１〜図９を参照して説明する。
本発明の多セルモジュールの製造装置６０は、隣接するセル１の対向面に液状接着剤３２が塗布され、多セルモジュール７を構成するセルの数（５以上、望ましくは１０以上、たとえば２０）だけ、積層された複数のセルからなるセル積層体を、接着剤３２を加熱・硬化することにより一体化する、多セルモジュールの製造装置である。多セルモジュールの製造装置６０は、セル積層体が有するセル積層体内部の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に温度調節された熱媒体（ガスまたは液体）を流通させ、それによってセル積層体を内部から加熱して接着剤３２を加熱・硬化させる熱媒体供給装置６１を備えている。
【００２２】
熱媒体供給装置６１は、図６に示すように、熱媒体供給源６２と、熱媒体供給源６２からの熱媒体を流量調節する流量調節器６３と、熱媒体供給源６２からの熱媒体の温度を調節する温度調節器６４と、これらの機器を制御する制御装置６５を有する。多セルモジュール７に供給される熱媒体は、流量調節器６３によって流量調節され、温度調節器６４によって温度調節された後、多セルモジュール７に供給される。多セルモジュール７に供給される熱媒体は、電解質膜１１の保護上、必要に応じて加湿されてもよい。
【００２３】
多セルモジュールの製造装置６０は、多セルモジュール７のセル積層体の外面に接触され、セル積層体を外面から加熱する、熱盤５０を備えている。
熱盤５０は、温度調節可能な、プレス装置の上下型から構成されてもよい。
望ましくは、熱盤５０は、多セルモジュール７のセル積層体を外面から加熱するとともに、セル積層体をセル積層方向に押圧する一対の熱盤５０ａ、５０ｂを備えている。
一方の熱盤５０ａにはセル積層体をセル積層方向に押圧する時に用いるアクチュエータ６６が設けられている。
【００２４】
望ましくは、熱盤５０には孔５１が設けられており、熱媒体は熱盤５０に設けられた孔５１を通して多セルモジュール７のセル積層体内部の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に流通される。熱盤５０は四角形で、その一辺に沿って長孔５１ａが設けられ、対向辺に沿って長孔５１ｂが設けられる。孔５１はマニホールド２９、３０、３１にセル積層方向に対応させて設けられる。孔５１ａから熱媒体が流入し、セル積層体内部の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に流通した後、孔５１ｂから熱媒体が流出する。
【００２５】
熱盤５０には、温度調節された流体が通る流路が形成されているか、またはヒータ５２（シーズドヒータ）が設けられていて、温度調節された流体またはヒータ５２によって加熱される。温度調節された流体には、セル積層体内部の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に流通される熱媒体を利用してもよい。
【００２６】
多セルモジュールの製造装置６０は、セル積層体を、セル積層方向端面以外の面においても加熱する加熱装置を備えていてもよい。                                          この加熱装置は、図７に示すように、多セルモジュール７およびセル積層方向両端に設けた熱盤５０ａ、５０ｂを入れる容器５３からなる。その場合は、容器５３に温風等の熱媒体を供給・排出し、この温風等の熱媒体によって、多セルモジュール７を熱盤５０ａ、５０ｂ接触面以外の面においても加熱するようにする。
あるいは、加熱装置は、図８に示すように、多セルモジュール７のセル積層方向両端の面以外の面に接触するように設けられた熱盤５０ｃかなる。その場合は、多セルモジュール７を熱盤５０ａ、５０ｂによってセル積層方向両端面から加熱するとともに、熱盤５０ｃによってセル積層方向両端面以外の面から加熱する。
【００２７】
つぎに、本発明の多セルモジュールの製造方法および製造装置６０の作用・効果を説明する。
多セルモジュール７のセル積層体が有するセル積層体内部の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に温度調節された熱媒体を流してセル積層体を内部から加熱することにより、接着剤３２を加熱・硬化させるようにしたので、多セルモジュール７のセル積層方向中央近傍も強制対流熱伝達により速やかに加熱でき、多セルモジュールのセル積層方向中央近傍の接着剤３２（セル間接着剤、あるいはセル間接着剤とセル内接着剤）の硬化時間を短縮できる。
図５に示すように、熱媒体と熱盤５０ａ、５０ｂの温度を約１００℃にして多セルモジュール７の接着剤３２を加熱、硬化する場合は、多セルモジュール７のセル積層方向端部のセル（端部セルの硬化特性を図５の特性Ａに示す）もセル積層方向中央部のセル（中央部のセルの硬化特性を図５の特性Ｂに示す）も速やかに（約２分以内程度）加熱、硬化させることができる。図５には図１１の特性Ｄも併せて示してある。図５から分かるように、図１１における端部セルの加熱、硬化と同等以上に速やかに加熱、硬化させることができる。
【００２８】
熱媒体により多セルモジュール７のセル積層体を内部から加熱するとともに、多セルモジュール７のセル積層体の外面に熱盤５０を接触させて該熱盤５０を加熱しセル積層体を外面から加熱するようにした場合は、多セルモジュール７を熱媒体により内部から強制対流熱伝達により速やかに加熱できるとともに、多セルモジュール７の外面から熱伝導により多セルモジュール７を加熱でき、多セルモジュールの全部（端部セルも中央部セルも）の接着剤３２の硬化時間を短縮できる。
【００２９】
熱盤５０ａ、５０ｂが、多セルモジュール７のセル積層体を外面から加熱するとともに、セル積層体をセル積層方向に（アクチュエータ６６などにより）押圧する場合は、熱盤５０ａ、５０ｂを剛体から構成することにより、多セルモジュール７の接着剤３２を適正な圧力で均一に加圧でき、加圧不足によるシール不良や過大加圧によるセパレータの変形・破損が生じることを防止することができる。
【００３０】
熱媒体が熱盤５０ａに設けられた孔５１（５１ａ、５１ｂ）を通して多セルモジュール７のセル積層体内部の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に流通される場合は、熱盤５０ａの孔の位置５１ａ、５１ｂと多セルモジュール７の流体マニホールド２９、３０、３１の位置をセル積層方向に対応させておくことにより、多セルモジュール７の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１を熱媒体流路として利用でき、容易に多セルモジュール７の流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１に熱媒体を流通させることができる。
【００３１】
熱盤５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ等）がセル積層体内部の流体流路に流通される熱媒体によって加熱される場合は、熱媒体により加熱される場合は新たに熱源を設ける必要がなく、かつ、多セルモジュール内部加熱用に熱媒体の温度をコントロールしておけば熱盤加熱用にとくに熱媒体の温度をコントロールする必要がない。また、熱盤５０がヒータ５２によって加熱される場合は、供給電力と熱盤５０の温度上昇との間に密接な相関関係があるので、熱盤５０の温度制御が容易である。
【００３２】
セル積層体が、図７、図８に示すように、セル積層方向端面以外の面においても熱盤５０ｃにより加熱される場合は、セル積層体がセル積層方向端面のみで熱盤５０ａ、５０ｂにより加熱される場合よりも多く、セル積層方向中央部を加熱することができ、多セルモジュール７のセル積層方向中央近傍の接着剤硬化時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の多セルモジュールの製造方法を実施している、本発明の多セルモジュールの製造装置の斜視図である。
【図２】図１の多セルモジュールのうちの１つのセルの断面図である。
【図３】図１の多セルモジュールの分解斜視図である。
【図４】多セルモジュールを直列に配置して構成した燃料電池スタックの側面図である。
【図５】本発明の多セルモジュールの製造方法および製造装置による、端部セルとそれに隣接するセルとの間の接着剤、および中央部セルとそれに隣接するセルとの間の接着剤の、硬化温度対加熱時間の特性図である。
【図６】本発明の多セルモジュールの製造方法を実施している、本発明の多セルモジュールの製造装置の系統図である。
【図７】本発明の多セルモジュールの製造方法および製造装置で、多セルモジュールをセル積層方向端面以外の面においても加熱する場合の一例の斜視図である。
【図８】本発明の多セルモジュールの製造方法および製造装置で、多セルモジュールをセル積層方向端面以外の面においても加熱する場合のもう一例の斜視図である。
【図９】従来の単セル加熱装置を多セルモジュールの加熱に利用した場合の斜視図である。
【図１０】単セルの分解斜視図である。
【図１１】図９の加熱装置による、端部セルとそれに隣接するセルとの間の接着剤、および中央部セルとそれに隣接するセルとの間の接着剤の、硬化温度対加熱時間の特性図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  セル（単セル）
２  ＭＥＡ
３  メタルセパレータ
５、６  樹脂フレーム
７  多セルモジュール
８  熱盤
１１  電解質膜
１２、１５  触媒層
１３、１６  拡散層
１４  電極（アノード、燃料極）
１７  電極（カソード、空気極）
１８  発電領域
１９  非発電領域
２０  ターミナル
２１  インシュレータ
２２  エンドプレート
２３  燃料電池スタック
２４  締結部材（テンションプレート）
２５  ボルト・ナット
２６  冷媒流路（冷却水流路）
２７  燃料ガス流路
２８  酸化ガス流路
２９  冷媒マニホールド（冷却水マニホールド）
３０  燃料ガスマニホールド
３１  酸化ガスマニホールド
３２  接着剤
３４、３５  プレート
５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）  熱盤
５１（５１ａ、５１ｂ）  孔
５２  ヒータ
５３  容器
６０  多セルモジュールの製造装置
６１  熱媒体供給装置
６２  熱媒体供給源
６３  流量調節器
６４  温度調節器
６５  制御装置
６６  アクチュエータ
【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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【図１１】
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