(57)【要約】【課題】成形時に生じたセパレータの反りを矯正してセパレータ接着の際の残留応力を低減させるようにし、信頼性の高い燃料電池を効率良く製造できるようにする。【解決手段】圧縮成形により作製された一対のセパレータ１１，１２により発電要素を挟持した単セルを複数積層した構造の燃料電池を作製するにあたり、隣接する単セルのセパレータ１１，１２同士を接着剤１３により貼り合わせておくようにする。この接着剤１３は、セパレータ１２に形成された冷却水流路１４を流れる冷却水をシールするシール部材として機能する。このセパレータ１１，１２の貼り合わせを行う際に、接着剤１３の硬化温度をセパレータ１１，１２の圧縮成形時の温度よりも高くする。これにより、セパレータ１１，１２の反りを矯正しながら、これらを貼り合わせることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子膜からなる電解層の両主面に電極触媒層及びガス拡散層が配された発電要素が、カーボンと熱硬化性樹脂を含む混合物を圧縮成形することにより形成された一対のセパレータにより挟持されて単セルが構成され、これら単セルが複数積層されてなる燃料電池の製造方法であって、
前記隣接する単セルのセパレータ同士を接着剤により貼り合わせる際に、
前記接着剤の硬化温度を、当該接着剤により貼り合わされるセパレータのうちの少なくとも何れか一方のセパレータの圧縮成形時の温度よりも高くすることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記接着剤の硬化温度を、当該接着剤により貼り合わされる双方のセパレータの圧縮成形時の温度よりも高くすることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記接着剤を塗布する前工程としてプライマー塗布工程を有し、前記プライマーの乾燥温度が前記接着剤の硬化温度よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記接着剤により貼り合わされるセパレータの組み合わせを複数集合させ、これら複数のセパレータの組み合わせにそれぞれ塗布された接着剤の硬化をまとめて行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項５】
固体高分子膜からなる電解層の両主面に電極触媒層及びガス拡散層が配された発電要素が、カーボンと熱硬化性樹脂を含む混合物を圧縮成形することにより形成された一対のセパレータにより挟持されて単セルが構成され、これら単セルが複数積層されてなる燃料電池の製造方法であって、
前記単セルを構成する一対のセパレータのうちの少なくとも一方と前記発電要素とを接着剤により貼り合わせる際に、
前記接着剤の硬化温度を、当該接着剤により前記発電要素に貼り合わされる少なくとも一方のセパレータの圧縮成形時の温度よりも高くすることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項６】
前記単セルを構成する一対のセパレータの双方と前記発電要素とを接着剤により貼り合わせ、
前記接着剤の硬化温度を、前記一対のセパレータ双方の圧縮成形時の温度よりも高くすることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項７】
前記接着剤の硬化時に加える圧力を、前記単セルを積層する際に加える圧力と略等しくすることを特徴とする請求項５又は６に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項８】
前記接着剤により貼り合わされる発電要素とセパレータとの組み合わせを複数集合させ、これら複数の発電要素とセパレータとの組み合わせにそれぞれ塗布された接着剤の硬化をまとめて行うことを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項９】
固体高分子膜からなる電解層の両主面に電極触媒層及びガス拡散層が配された発電要素が、カーボンと熱硬化性樹脂を含む混合物を圧縮成形することにより形成された一対のセパレータにより挟持されて単セルが構成され、これら単セルが複数積層されさてなる燃料電池の製造方法であって、
前記セパレータに圧縮ガスケットを一体化させて、当該圧縮ガスケットにより当該セパレータ内を流れる流体をシールする構成とするに際し、
前記セパレータに前記圧縮ガスケットを一体化させる温度を前記セパレータの圧縮成形時の温度よりも高くすることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項１０】
前記圧縮ガスケットを一体化する前工程としてプライマー塗布工程を有し、前記プライマーの乾燥温度が前記圧縮ガスケットを一体化する温度よりも低いことを特徴とする請求項９に記載の燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の製造方法に関するものであり、特に、セパレータの残留応力を低減させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガス及び酸化ガスの供給により発電する燃料電池は、単セルと呼ばれる発電単位が複数積層されて構成される。発電単位である単セルは、固体高分子膜からなる電解層の両主面に電極触媒層及びガス拡散層が配された発電要素が、一対のセパレータによって挟持された構造となっている。
【０００３】
セパレータは、一方の面に燃料ガスが流れる燃料ガス流路、或いは酸化ガスが流れる酸化ガス流路を有し、これら燃料ガス流路、或いは酸化ガス流路が設けられた面を発電要素に接触させるように配置される。また、隣接する単セルのセパレータ間には燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水流路が設けられる。この冷却水流路は、隣接する単セルのセパレータのうち少なくとも一方のセパレータの他方の面（発電要素側とは逆側の面）に形成される。そして、セパレータに形成された各流路を流れる流体（燃料ガスや酸化ガス、冷却水）は、シール材によってシールされるようになっている。
【０００４】
なお、セパレータの構造としては、燃料ガス流路や酸化ガス流路に隣接して冷却水流路が形成されるものもあり、その構造や形状は、使用される目的によって様々であるが、いずれにしても、セパレータに形成された各流路を流れる流体はシール材によってシールされる。
【０００５】
ここで、シール材には、大きく分けて２つの考え方があり、１つは圧縮ガスケットをセパレータに一体化させて流体をシールするものであり、もう１つは各部材の貼り合わせに用いる接着剤によって流体をシールするものである。
【０００６】
また、セパレータは、例えば、カーボンと熱硬化性樹脂との混合物を圧縮成形することにより形成されるが、主な製造方法としては、ブランク材（溝の切ってない平面板）に後加工で溝を切削する方法と、流路パターンを持った金型で成形するモールド法がある。後者は、前者に比べると寸法精度が低く、セパレータの反りも大きいが、生産効率が高いという利点を有する。
【０００７】
一方、燃料電池を製造する際に、各部材を効率良く積層して燃料電池として組み立てるには、複数の部材を予め組み合わせておいて、これらの組み合わせ（例えば、セパレータを２枚積み上げる場合には、予め両者が接着されている構成）を積み上げていくようにすることが望ましい。
【０００８】
ここで、例えばモールド法で形成されたセパレータ同士を接着する構成を考えた場合、成形時の反りが大きいセパレータ同士をそのまま接着すると、接着剤の強度が不足して破断若しくは剥離を引き起こすことが懸念される。そして、この接着剤を上述したようなシール材として用いている場合には、シール材である接着剤が破断若しくは剥離することによって、シール性能を十分に発揮できない可能性がある。また、接着剤の強度が十分だった場合でも、接合体に残留応力が残るため、燃料電池として積み上げた後にタイロッドで締め付ける際に、セパレータが破損する可能性がある。
【０００９】
従来、セパレータの製造方法として、接着工程を含み、その成形（焼成）温度を変えて複数回行うものは公知である。例えば、りん酸型燃料電池用のセパレータの製造方法として、炭素質粉末フィラーと熱硬化性樹脂バインダーの配合割合を調整することによりセパレータ板前駆体の面方向寸法収縮率を制御し、焼成過程において熱収縮の差に基づく接合界面の剥離、部材の反り、割れ等の発生を防止するという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、燃料電池用セパレータのアニール処理方法として、セパレータを成形した後、矯正板で矯正して加熱し、セパレータの歪や残留応力を取り除くという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特公平８−１７０９６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１にて開示される技術は、焼成法によるセパレータの製造方法であり、セパレータ同士を接着させる方法であるが、焼成時のセパレータの成型収縮率に着目したものであり、既に反っているセパレータを接着させるという意味では、そのまま適用することはできない。
【００１２】
また、特許文献２にて開示される技術は、セパレータのアニール方法に着目したものであって、既に反っているセパレータの接着方法という意味では、やはり改良の余地がある。
【００１３】
本発明は、上述した問題に鑑みて提案されたものであり、成形時に生じたセパレータの反りを矯正してセパレータ接着の際の残留応力を低減させるようにし、信頼性の高い燃料電池を効率良く製造することが可能な燃料電池の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る燃料電池の製造方法では、前記目的を達成するために、隣接する単セルのセパレータ同士を接着剤により貼り合わせる際に、接着剤の硬化温度が、当該接着剤により貼り合わされるセパレータのうちの少なくとも何れか一方のセパレータの圧縮成形時の温度よりも高くなるようにした。
【００１５】
また、本発明に係る他の燃料電池の製造方法では、前記目的を達成するために、単セルを構成する一対のセパレータのうちの少なくとも一方と発電要素とを接着剤により貼り合わせる際に、接着剤の硬化温度が、当該接着剤により発電要素に貼り合わされる少なくとも一方のセパレータの圧縮成形時の温度よりも高くなるようにした。
【００１６】
また、本発明に係る更に他の燃料電池の製造方法では、前記目的を達成するために、セパレータに圧縮ガスケットを一体化させて、この圧縮ガスケットによってセパレータ内を流れる流体をシールする構成とするに際して、セパレータに圧縮ガスケットを一体化させる温度が、このセパレータの圧縮成形時の温度よりも高くなるようにした。
【００１７】
本発明に係る燃料電池の製造方法においては、セパレータを接着剤により貼り合わせる際、或いはセパレータに圧縮ガスケットを一体化する際に、セパレータの圧縮成形時の温度よりも高い温度が加わることになる。そして、このような高い温度が加わるとにより、セパレータの反りが矯正され、シール材として機能する接着剤或いは圧縮ガスケットの破断や剥離が解消される。また、セパレータの反りが矯正されることで接着時に生じる残留応力も低減されるので、燃料電池として積み上げた後、タイロッドで締め付ける際に、セパレータが破損することもない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、圧縮成形の際に生じたセパレータの反りを矯正して、シール材として機能する接着剤或いは圧縮ガスケットの破断や剥離を有効に防止することができる。また、接着によって生じる残留応力を低減して、セパレータの破損等も有効に防止することができる。したがって、本発明によれば、信頼性の高い燃料電池を製造することができるとともに、燃料電池の組立を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した燃料電池の製造方法の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
先ず、本発明が適用される燃料電池の基本構造について、簡単に説明する。
【００２１】
燃料電池の発電単位である単セルは、固体高分子膜からなる電解層の両主面に電極触媒層及びガス拡散層が配された発電要素を有し、この発電要素が、カーボンと熱硬化性樹脂を含む混合物を圧縮成形することにより形成された一対のセパレータにより挟持されてなる。これら一対のセパレータのうちの一方（以下、第１のセパレータという。）には、燃料ガスが流れる燃料ガス流路が形成されている。また、一対のセパレータのうちの他方（以下、第２のセパレータという。）には、酸化ガスが流れる酸化ガス流路が形成されている。そして、これら第１のセパレータ及び第２のセパレータが、燃料ガス流路、或いは酸化ガス流路が形成された面を発電要素に接触させるように配置され、発電単位である単セルを構成している。
【００２２】
燃料電池は、以上のような単セルが複数積層されてタイロッドで締め付けられた構造とされる。このとき、隣接する単セル同士は、第１のセパレータと第２のセパレータとが交互に並ぶように積層され、これら隣接する単セル間には、燃料電池を冷却するための冷却水が流れる冷却水流路が設けられる。この冷却水流路は、隣接する単セルのうちの少なくとも一方のセパレータに形成される。
【００２３】
本発明は、以上のような構造の燃料電池に適用されるものであり、セパレータに形成された各流路を流れる流体（燃料ガスや酸化ガス、冷却水）をシールするシール材の形成時に、これに併せて、圧縮成形によって生じたセパレータの反りを矯正できるようにした燃料電池の製造方法である。
【００２４】
（第１の実施形態）
本実施形態は、隣接する単セルのセパレータ同士を接着剤により貼り合わせて、当該接着剤により冷却水流路を流れる冷却水をシールする場合の例である。すなわち、本実施形態は、隣接する単セルのセパレータ同士を接着剤で貼り合わせる際に、圧縮成形時にセパレータに生じた反りを矯正できるようにしたものである。
【００２５】
本実施形態の工程を図１に模式的に示す。先ず、図１（ａ）に示すように、後に隣接して積層される２つの単セルのうちの一方の単セルの第１のセパレータ１１と、他方の単セルの第２のセパレータ１２とを準備する。これら第１のセパレータ１１と第２のセパレータ１２とは、２つの単セルが積層されたときに隣り合って配置されるものである。
【００２６】
これら第１のセパレータ１１及び第２のセパレータ１２は、何れもカーボンと熱硬化性樹脂との混合物を、１４０℃程度の熱を加えながら圧縮成形したものである。第１のセパレータ１１には、図中上面に図示しない酸化ガス流路が形成されているとともに、厚み方向に貫通するようにマニフォルド用の孔が穿設されている。また、第２のセパレータ１２には、図中上面に図示しない冷却水流路が形成されているとともに、図中下面には燃料ガス流路が形成され、また、その厚み方向に貫通するようにマニフォルド用の孔が穿設されている。
【００２７】
第１のセパレータ１１と第２のセパレータ１２とを接着する際には、図１（ｂ）に示すように、先ず、第２のセパレータ１２の上面の冷却水流路の周囲、及びマニフォルド用の孔の周囲に接着剤１３を塗布する。ここで用いる接着剤１３は、第１及び第２のセパレータ１１，１２の材料や硬化温度にもよるが、シリコーン系、エポキシ系等の接着剤を適宜選択できる。ただし、使用する接着剤の硬化温度は、第１及び第２のセパレータ１１，１２の圧縮成形時の温度以上、すなわち１４０℃以上とする。また、接着剤１３の塗布方法については、ディスペンサーによる塗布、手塗り等、適宜選択することができる。
【００２８】
次に、図１（ｃ）に示すように、接着剤を塗布した第２のセパレータ１２上に第１のセパレータ１１を重ね合わせ、圧力及び温度を加える。ここでは、第１及び第２のセパレータ１１，１２をその上下面から平板により挟み込み、ボルト締めを行なった。締め付け方法はトルク管理とし、２５ｋｇｆ・ｃｍとした。その上でオーブンの中に入れ、１６０℃にて接着剤１３を硬化させた。
【００２９】
図１（ｄ）は、接着後の第１及び第２のセパレータ１１，１２の断面の一部を示すものである。第１のセパレータ１１と第２のセパレータ１２とは、加熱により硬化された接着剤１３によって接着されている。第２のセパレータ１２は、冷却水流路１４及び燃料ガス流路１５を備え、第１のセパレータ１１は酸化ガス流路１６を備えるが、第２のセパレータ１２の貼り合わせ面に形成された冷却水流路１４は、接着剤１３によってシールされている。
【００３０】
本実施形態では、第２のセパレータ１２に塗布した接着剤１３を硬化させるときの温度を、第１及び第２のセパレータ１１、１２の圧縮成型時の温度より高くしている。すなわち、第２のセパレータ１２に塗布した接着剤１３を硬化させるときは、被着体（第１のセパレータ１１）と合わせて平板等で挟んで所定の圧力及び温度を加えて保持するが、本実施形態では、このときの温度を第１及び第２のセパレータ１１、１２を圧縮成形したときの温度より高くしているので、これら第１及び第２のセパレータ１１、１２の圧縮成形時に生じた反りを減少させると同時に、これら第１及び第２のセパレータ１１、１２同士の接着を行うことができる。また、第１及び第２のセパレータ１１，１２が反りを減少させた状態で接着されることで、接着によって生じる残留応力が低減され、燃料電池として組み立てる際にこれら第１及び第２のセパレータ１１，１２に破損が生じるといった不都合も有効に防止することができる。
【００３１】
近年、燃料電池の小型化が課題となっており、セパレータの薄型化が求められている。セパレータの材質や製法にもよるが、１枚の厚さが１ミリを下回るものになってくると、製造時の運搬、取り扱い時に破損したりクラックが入る場合も考えられる。この場合、本実施形態のようにセパレータ同士を接合させておけば、製造時のハンドリング性を向上させることができる。あるいは、前述の破損防止のためにセパレータに補強材を入れていたものであれば、それを省略することもできる。
【００３２】
なお、本実施形態のようにセパレータ同士を接着する場合、必ずしも２枚のセパレータが同じ条件で作製されているとは限らない。このような場合、前記接着剤の硬化温度は、少なくとも一方のセパレータの圧縮成形温度よりも高くするようにしてもよい。例えば、第１のセパレータ１１が１４０℃で、第２のセパレータ１２が１８０℃でそれぞれ圧縮成形されている場合、接着剤１３の硬化温度を第１のセパレータ１１の圧縮成形温度より高く、例えば１６０℃とすることによって、少なくとも第１のセパレータ１１については、その反りを矯正しつつ接着することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本実施形態は、隣接する単セルのセパレータ同士を接着剤により貼り合わせて、当該接着剤により冷却水流路を流れる冷却水をシールする点については上述した第１の実施形態と同様であるが、接着剤を塗布する前工程としてプライマー塗布工程を有している。
【００３４】
本実施形態の工程を図２に模式的に示す。本実施形態では、先ず、図２（ａ）に示すように、１４０℃程度の熱を加えながら圧縮成形した第１のセパレータ１１及び第２のセパレータ１２を準備する。なお、これら第１及び第２のセパレータ１１，１２の構造は上述した第１の実施形態と同様である。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように、第２のセパレータ１２の上面の冷却水流路の周囲、及びマニフォルド用の孔の周囲にプライマー１７を塗布し、オーブン内で１００℃で加熱してプライマー１７を乾燥させる。このとき、第２のセパレータ１２に対して圧力はかけていない。その後、図２（ｃ）に示すように、乾燥したプライマー１７の上から接着剤１３を塗布し、図２（ｄ）に示すように、第２のセパレータ１２上に第１のセパレータ１１を重ね合わせ、上述した第１の実施形態と同様に、これら第１及び第２のセパレータ１１，１２に圧力及び温度（例えば１６０℃）を加えて接着剤１３を硬化させる。
【００３６】
接着剤の接着力を向上させるために、セパレータ同士を接着する部分に予めプライマーを塗布した場合、セパレータに塗布したプライマーは、通常、矯正板等での圧力はかけずに乾燥させる工程を含むが、この温度が接着剤の硬化温度より高いと、むしろセパレータの反りがそのまま保持されて、接着剤の硬化時にセパレータの反りを矯正することが困難となる。そこで、本実施形態では、プライマー１７の乾燥温度を接着剤１３の硬化温度よりも低くすることで、プライマー１７の乾燥時には第１及び第２のセパレータ１１，１２の矯正は行わず、接着剤１３の硬化時に、第１及び第２のセパレータ１１，１２の反りを減少させながら、これら第１及び第２のセパレータ１１、１２同士を接着させるようにしている。これにより、第１及び第２のセパレータ１１，１２の圧縮成形時に生じた反りを適切に矯正することができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
本実施形態は、固体高分子膜、電極触媒層、ガス拡散層を一体化した発電要素とセパレータとを接着剤により貼り合わせて、当該接着剤によりセパレータに形成された燃料ガス流路或いは酸化ガス流路をシールする場合の例である。
【００３８】
本実施形態の工程を図３に模式的に示す。本実施形態では、先ず、図３（ａ）に示すように、固体高分子膜、電極触媒層、ガス拡散層を一体化した発電要素１８と第１のセパレータ１１とを準備する。発電要素１８は、固体高分子膜の両面（酸化ガス面、燃料ガス面）にそれぞれ電極触媒を含む溶液を塗布し、乾燥、一体化させ、その上でガス拡散層１９で両面を挟み、ホットプレス機にて一体化させてなるものである。また、第１のセパレータ１１の構造は上述した第１の実施形態と同様であり、カーボンと熱硬化性樹脂との混合物を１４０℃で圧縮成形することで作製され、図中上面には酸化ガス流路が形成されている。
【００３９】
発電要素１８と第１のセパレータ１１とを接着する際には、図３（ｂ）に示すように、先ず、第１のセパレータ１１の上面の酸化ガス流路の周囲、及びマニフォルド用の孔の周囲に接着剤１３を塗布する。次に、図３（ｃ）に示すように、接着剤１３を塗布した第１のセパレータ１１上に発電要素１８を重ね合わせ、圧力及び温度を加える。このときの温度は、第１のセパレータ１１の圧縮成形時の温度よりも高くする。ここでは、ホットプレス機２０で１６０℃の温度と０．５ＭＰａの圧力をかけて接着剤１３を硬化させ、第１のセパレータ１１と発電要素１８とを接着した。
【００４０】
本実施形態では、発電要素１８と第１のセパレータ１１とを接着する接着剤１３の硬化温度を、第１のセパレータ１１の圧縮成形時の温度より高くしているので、第１のセパレータ１１の圧縮成形時に生じた反りを減少させると同時に、発電要素１８と第１のセパレータ１１との接着を行うことができる。また、第１のセパレータ１１が反りを減少させた状態で発電要素１８と接着されることで、接着によって生じる残留応力が低減され、燃料電池として組み立てる際に第１及び第２のセパレータ１１に破損が生じるといった不都合も有効に防止することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、発電要素１８に第１のセパレータ１１を接着させておくことにより、発電要素１８のガス拡散層になじみをつける効果が期待でき、複数の単セルを燃料電池として積層し、タイロッドで締め付けて圧縮する際の寸法安定性に寄与することができる。特に、発電要素１８と第１のセパレータ１１との接着時に、複数の単セルを積層して燃料電池とする際に加える圧力と同等の圧力を加えるようにすれば、より実際の積層に近い形で発電要素１８と第１のセパレータ１１とを接着することができ、単セル積層時の作業性を大幅に向上させることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、発電要素１８に第１のセパレータ１１を接着させておくことにより、発電要素１８の片面がこの第１のセパレータ１１により被われることになるので、固体高分子膜やガス拡散層へのホコリ、チリの付着を防止することもできる。また、発電要素１８も薄いものであるため、破損や欠損の可能性があるが、このような発電要素１８と第１のセパレータ１１とを一体化しておくことにより、ハンドリング性を向上できるという効果もある。
【００４３】
以上、発電要素１８と第１のセパレータ１１とを接着する場合を例に挙げて説明したが、発電要素１８と第２のセパレータ１２、或いは発電要素１８と第１及び第２のセパレータ１１，１２の双方とを接着剤１３により接着する場合にも、上述した例と同様に、接着剤１３の硬化温度を、この接着剤１３により発電要素１８に接着されるセパレータの圧縮成形時の温度よりも高くすることで、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
本実施形態は、接着剤により貼り合わせる部材の組み合わせを複数集合させ、これらをまとめて硬化させる例である。
【００４５】
具体的には、第１及び第２の実施形態で説明したように、隣接する単セルのセパレータ同士を接着で貼り合わせる場合には、図４に示すように、貼り合わせる一対のセパレータ１１，１２の組み合わせ２１を複数組（図４においては７組）重ね合わせ、その上で、適切な圧力を加えるとともに、セパレータ１１，１２の圧縮成形時の温度よりも高い温度を加えて、各組み合わせ２１の接着剤を硬化させ、セパレータ１１，１２同士を貼り合わせる。これにより、セパレータ１１，１２の貼り合わせを効率的に行うことができ、ひいては燃料電池の製造を効率的に行うことができる。
【００４６】
また、第３の実施形態で説明したように、発電要素とセパレータとを接着剤で貼り合わせる場合には、図５に示すように、発電要素１８を接着剤を介して一対のセパレータ１１，１２で挟み、単セルの構成とする。そして、図６に示すように、この単セル２２を複数セル（図６においては５セル）重ね合わせ、その上で、適切な圧力を加えるとともに、セパレータ１１，１２の圧縮成形時の温度よりも高い温度を加えて、各単セル２２の接着剤を硬化させて発電要素１８にセパレータ１１，１２を貼り合わせる。これにより、各単セル毎の接着を効率的に行うことができ、ひいては燃料電池の製造を効率的に行うことができる。
【００４７】
また、複数の単セル２２を重ね合わせた状態で各単セル２２の接着剤を硬化させることで、ガス拡散層のセパレータ１１，１２へのなじみだけでなく、隣接する単セル２２のセパレータ１１，１２同士のなじみも付与することができ、実際に燃料電池として積層を行ってタイロッドで締め付けて圧縮する際の寸法安定性を更に向上させることができる。さらに、実際に燃料電池として積層を行う前に、発電要素１８とセパレータ１１，１２とを接着剤で貼り合わせて単セルの構成としておくことで、各単セル２２毎にガスリークのチェック等を実施することもできる。
【００４８】
（第５の実施形態）
本実施形態は、各単セルを構成するセパレータに圧縮ガスケットを一体化させて、当該接着剤によりセパレータに形成された各流路を流れる流体（燃料ガスや酸化ガス、冷却水）をシールする場合の例である。すなわち、本実施形態は、各単セルのセパレータに圧縮ガスケットを一体化させる際に、圧縮成形時にセパレータに生じた反りを矯正できるようにしたものである。
【００４９】
本実施形態の工程を図７に模式的に示す。本実施形態では、先ず、図７（ａ）に示すように、１４０℃程度の熱を加えながら圧縮成形した第１のセパレータ１１或いは第２のセパレータ１２を準備する。なお、これらのセパレータ１１，１２の構造は上述した第１の実施形態と同様である。
【００５０】
次に、図７（ｂ）に示すように、準備したセパレータ１１（１２）を圧縮ガスケット成形用の成形機の金型２３内に挿入し、ガスケット材をインジェクション成形する。ここでは、成形温度を１６０℃として型締めを行い、セパレータ１１（１２）に圧縮ガスケット２４を一体化させた。
【００５１】
本実施形態では、第１のセパレータ１１或いは第２のセパレータ１２にガスケット２４を一体化させるときの温度を、第１のセパレータ１１或いは第２のセパレータ１２の圧縮成形時の温度より高くしているので、セパレータ１１（１２）の圧縮成形時に生じた反りを減少させると同時に、セパレータ１１（１２）にガスケット２４を一体化させることができる。また、セパレータ１１（１２）が反りを減少されることで、これらセパレータ１１（１２）を組み立てる際の残留応力が低減され、燃料電池として組み立てる際にセパレータ１１（１２）に破損が生じるといった不都合も有効に防止することができる。
【００５２】
燃料電池は、その発電量によるが、通常単セルを数１０から２００セル程度積層したものとなっている。このような燃料電池においては、メンテナンス等で、一部の単セルのみを交換する場合もあり、それに対応するために圧縮ガスケットを持ったセル構造としている場合も多い。本実施形態は、そういった圧縮ガスケットを持つセル構造にも対応でき、より幅広いセル構造に対応することができる。
【００５３】
（第６の実施形態）
本実施形態は、隣接する単セルのセパレータ同士を接着剤により貼り合わせて、当該接着剤により冷却水流路を流れる冷却水をシールする点については上述した第１の実施形態と同様であるが、接着剤を塗布する前工程としてプライマー塗布工程を有している。
【００５４】
本実施形態の工程を図８に模式的に示す。本実施形態では、先ず、図８（ａ）に示すように、１４０℃程度の熱を加えながら圧縮成形した第１のセパレータ１１或いは第２のセパレータ１２を準備する。なお、これらのセパレータ１１（１２）の構造は上述した第１の実施形態と同様である。
【００５５】
次に、図８（ｂ）に示すように、準備したセパレータ１１（１２）の上面の所定箇所ににプライマー１７を塗布し、オーブン内で１００℃で加熱してプライマー１７を乾燥させる。このとき、セパレータ１１（１２）に対して圧力はかけていない。その後、図８（ｃ）に示すように、プライマー１７が塗布、乾燥されたセパレータ１１（１２）を圧縮ガスケット成形用の成形機の金型２３内に挿入し、ガスケット材をインジェクション成形する。ここでは、成形温度を１６０℃として型締めを行い、セパレータ１１（１２）に圧縮ガスケット２４を一体化させた。
【００５６】
本実施形態によれば、圧縮ガスケット２４の接着力を向上させるために、セパレータ１１（１２）の圧縮ガスケット２４を一体化させる部分に予めプライマー１７を塗布しているが、このプライマー１７の乾燥温度を、セパレータ１１（１２）にガスケット２４を一体化させるときの温度よりも低くしているので、上述した第２の実施形態の場合と同様に、プライマー１７の乾燥時にセパレータ１１（１２）の反りがそのまま保持されることを防ぎ、圧縮ガスケット２４をセパレータ１１（１２）に一体化させるときに、セパレータ１１（１２）の反りを適切に矯正することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態で実施し得ることは勿論である。すなわち、燃料電池のセル構造は多岐にわたるが、セパレータが他の部材と接着する部分を持つものについては、全て本発明が適用できる。例えば、図９に示すように、隣接する２つの単セル間のセパレータが一体のセパレータ２５として構成され、このセパレータ２５の燃料ガス流路１５が形成された一方の面と酸化ガス流路１６が形成された他方の面とにそれぞれ発電要素１８が接着されて、その両側から第１のセパレータ１１と第２のセパレータ１２とが積層された構造のものに対しても、本発明は有効に適用できる。この場合、セパレータ２５の両面に発電要素１８を接着する接着剤１８の硬化温度をセパレータ２５の圧縮成形時の温度よりも高くすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態の工程を説明する図であり、（ａ）はセパレータを示す斜視図、（ｂ）は接着剤塗布工程を示す斜視図、（ｃ）は貼り合わせ工程を示す斜視図、（ｄ）は貼り合わせたセパレータの一部を拡大した断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の工程を説明する図であり、（ａ）はセパレータの斜視図、（ｂ）はプライマー塗布工程を示す斜視図、（ｃ）は接着剤塗布工程を示す斜視図、（ｄ）は貼り合わせ工程を示す斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の工程を説明する図であり、（ａ）は発電要素及びセパレータを示す斜視図、（ｂ）は接着剤塗布工程を示す斜視図、（ｃ）は貼り合わせ工程を示す斜視図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を説明する図であり、接着するセパレータの組み合わせを複数重ね合わせて貼り合わせを行う工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の第４の実施形態を説明する図であり、発電要素を接着剤を介して一対のセパレータで挟んで単セルの構成とする様子を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を説明する図であり、複数の単セルを重ね合わせて貼り合わせを行う工程を示す斜視図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の工程を説明する図であり、（ａ）はセパレータの斜視図、（ｂ）は圧縮ガスケット成形工程を示す斜視図である。
【図８】本発明の第６の実施形態の工程を説明する図であり、（ａ）はセパレータの斜視図、（ｂ）はプライマー塗布工程を示す斜視図、（ｃ）は圧縮ガスケット成型工程を示す斜視図である。
【図９】燃料電池のセル構造の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１  第１のセパレータ
１２  第２のセパレータ
１３  接着剤
１４  冷却水流路
１５  燃料ガス流路
１６  酸化ガス流路
１７  プライマー
１８  発電要素
１９  ガス拡散層
２４  圧縮ガスケット
【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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