(57)【要約】【課題】使用される接着剤の粘度に関わらずに気密性を向上させ得る燃料電池を製造することが可能な、燃料電池の製造方法を提供する。【解決手段】ケース部材１０と、該ケース部材１０に収容されるチューブ型燃料電池セル７、７、…及び熱媒体管８、８、…と、を備える燃料電池３０を製造する方法であって、チューブ型燃料電池セル７、７、…及び熱媒体管８、８、…をケース部材１０に収容する収容工程Ｓ１と、収容工程Ｓ１後に、ケース部材１０の内側へ液体を注入する液体注入工程Ｓ２と、液体注入工程Ｓ２で注入された液体の上に、該液体よりも比重の小さい接着剤１２を注入する接着剤注入工程Ｓ３と、接着剤注入工程Ｓ３で注入された接着剤１２を硬化させる硬化工程Ｓ４と、を備える、燃料電池の製造方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース部材と、該ケース部材に収容されるチューブ型燃料電池セル及び熱媒体管と、を備える燃料電池を製造する方法であって、
前記チューブ型燃料電池セル及び前記熱媒体管を前記ケース部材に収容する、収容工程と、
前記収容工程後に、前記ケース部材の内側へ液体を注入する、液体注入工程と、
前記液体注入工程で注入された前記液体の上に、該液体よりも比重の小さい接着剤を注入する、接着剤注入工程と、
前記接着剤注入工程で注入された前記接着剤を硬化させる、硬化工程と、
を備えることを特徴とする、燃料電池の製造方法。
【請求項２】
さらに、前記硬化工程後に、前記液体注入工程で注入された前記液体を前記ケース部材の外側へ排出する、液体排出工程が備えられ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】
さらに、前記硬化工程で硬化した前記接着剤の上に液体を注入する、第２液体注入工程と、
前記第２液体注入工程で注入された前記液体の上に、該液体よりも比重の小さい接着剤を注入する、第２接着剤注入工程と、
前記第２接着剤注入工程で注入された前記接着剤を硬化させる、第２硬化工程と、
が備えられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料電池の製造方法。
【請求項４】
さらに、前記第２硬化工程後に、前記第２液体注入工程で注入された前記液体を前記ケース部材の外側へ排出する、第２液体排出工程が備えられることを特徴とする、請求項３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、中空形状の膜電極構造体を備える燃料電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層（以下「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極（アノード及びカソード）とを備える膜電極接合体（以下「ＭＥＡ」という。）で電気化学反応を起こし、当該電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの両側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出す装置である。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」という。）は、低温領域での運転が可能という特徴を有している。このＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車の動力源や携帯用電源として注目されている。
【０００３】
単位体積当たりの発電量を向上させること等を目的として、近年、単セルが柱状のＰＥＦＣ（以下「チューブ型ＰＥＦＣ」という。）に関する研究が進められている。チューブ型ＰＥＦＣのユニットセル（以下「チューブ型燃料電池セル」又は「チューブ型セル」ということがある。）は、一般に、中空形状の電解質膜と当該電解質膜の内周面側及び外周面側にそれぞれ配設される中空形状の触媒層とを備える中空形状のＭＥＡ、を具備する。そして、例えば、当該ＭＥＡの内周面側に水素含有ガスを、外周面側に酸素含有ガスをそれぞれ供給することにより電気化学反応を起こし、この電気化学反応により発生した電気エネルギーを、当該ＭＥＡの内周面側及び外周面側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出す。このように、チューブ型ＰＥＦＣでは、各チューブ型セルに備えられる中空形状のＭＥＡの内周面側に一方の反応ガス（例えば、水素含有ガス）を、外周面側に他方の反応ガス（例えば、酸素含有ガス）を供給することにより電気エネルギーを取り出すので、隣り合う２つのチューブ型セルの外周面側に供給される反応ガスを同一とすることができる。したがって、チューブ型ＰＥＦＣによれば、従来の平板型ＰＥＦＣではガス遮蔽性能をも併せ持っていたセパレータが不要となるため、単位体積当たりの発電量を向上させることが容易になる。
【０００４】
このようなチューブ型ＰＥＦＣに関する技術として、例えば、特許文献１には、中空電解質膜の内面及び外面に設けられた一対の電極を有するセルモジュールが２個以上集合したセルモジュール集合体であって、２個以上のセルモジュールと、各セルモジュールの内面側に反応ガスを流通させる内面用ガス流路と、各セルモジュールの外面側に反応ガスを流通させる外面用ガス流路とを備え、セルモジュールを挿入可能な貫通孔を所定間隔で設けた隔壁が内面用ガス流路と外面用ガス流路との間に配置され、各セルモジュールが隔壁の貫通孔に挿入されて、セルモジュールの開放端が内面用ガス流路に接続された基本的構造を有し、該基本的構造において、各セルモジュールを挿入した隔壁の外面用ガス流路側の領域がポッティング処理されているセルモジュール集合体が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１６４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている技術のように、ポッティング材（以下において「接着剤」という。）が流入する空間を限定する等の目的で隔壁を配置しても、当該隔壁とセルモジュール（以下において「チューブ型セル」という。）との間には隙間が存在する。そのため、粘度の小さい接着剤を上記空間へ流入させると、上記隙間から接着剤が流出し、気密性を十分に確保することができないという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、使用される接着剤の粘度に関わらずに気密性を向上させ得る燃料電池を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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、ケース部材と、該ケース部材に収容されるチューブ型燃料電池セル及び熱媒体管と、を備える燃料電池を製造する方法であって、チューブ型燃料電池セル及び熱媒体管をケース部材に収容する収容工程と、収容工程後に、ケース部材の内側へ液体を注入する液体注入工程と、液体注入工程で注入された液体の上に、該液体よりも比重の小さい接着剤を注入する接着剤注入工程と、接着剤注入工程で注入された接着剤を硬化させる硬化工程と、を備えることを特徴とする、燃料電池の製造方法である。
【０００９】
ここに、「チューブ型燃料電池セル」とは、中空形状のＭＥＡと、当該ＭＥＡの内周面側に当該ＭＥＡと通電可能な形態で配設される内側集電体と、当該ＭＥＡの外周面側に当該ＭＥＡと通電可能な形態で配設される外側集電体と、を少なくとも備えるチューブ型セルを意味する。さらに、「熱媒体管」とは、燃料電池の運転時等に、チューブ型セルの温度を制御するために使用される熱媒体を流通させる管状部材を意味する。熱媒体管を流通する熱媒体の具体例としては、温熱媒体や冷熱媒体を挙げることができる。さらに、液体注入工程で注入される「液体」は、接着剤注入工程で注入される接着剤よりも比重の大きい液体であれば特に限定されるものではないが、ケース部材の内側に残存した場合であっても燃料電池の運転に悪影響を及ぼさない液体であることが好ましい。当該液体の具体例としては、純水等を挙げることができる。さらに、接着剤注入工程で注入される「接着剤」は、液体注入工程で注入された液体よりも比重の小さい接着剤であれば特に限定されるものではない。液体として純水が用いられる場合、当該接着剤の具体例としては、比重が１ｇ／ｃｍ３未満の合成ゴム系接着剤（例えば、株式会社スリーボンドのスリーボンド１５２１。「スリーボンド」は株式会社スリーボンドの登録商標。以下において、単に「スリーボンド１５２１」という。）等を挙げることができる。さらに、接着剤を硬化させる「硬化工程」は、接着剤を硬化させ得る工程であれば、その形態は特に限定されるものではない。硬化工程の具体例としては、加熱又は加圧する工程、加熱及び加圧する工程や、紫外線等を照射する工程のほか、室温下で放置する工程等を挙げることができる。また、接着剤に溶剤が含有されている場合には、揮発した溶剤をケース部材の外側へと排出可能な形態の硬化工程が備えられることが好ましい。
【００１０】
上記本発明において、さらに、硬化工程後に、液体注入工程で注入された液体をケース部材の外側へ排出する、液体排出工程が備えられることが好ましい。
【００１１】
また、上記本発明において、さらに、硬化工程で硬化した接着剤の上に液体を注入する第２液体注入工程と、第２液体注入工程で注入された液体の上に、該液体よりも比重の小さい接着剤を注入する第２接着剤注入工程と、第２接着剤注入工程で注入された接着剤を硬化させる第２硬化工程と、が備えられることが好ましい。
【００１２】
ここに、第２液体注入工程で注入される「液体」は、第２接着剤注入工程で注入される接着剤よりも比重の大きい液体であれば特に限定されるものではなく、液体注入工程で使用され得る上記液体と同様のものを用いることができる。さらに、第２接着剤注入工程で注入される「接着剤」は、第２液体注入工程で注入される液体よりも比重の小さい接着剤であれば特に限定されるものではなく、接着剤注入工程で使用され得る上記接着剤と同様のものを用いることができる。さらに、「第２硬化工程」は、第２接着剤注入工程で注入された接着剤を硬化させ得る工程であれば、その形態は特に限定されるものではなく、上記硬化工程と同様の形態とすることができる。また、本発明に、液体排出工程、第２液体注入工程、第２接着剤注入工程、及び、第２硬化工程が備えられる場合、第２液体注入工程、第２接着剤注入工程、及び、第２硬化工程と、液体排出工程との先後は、特に限定されるものではない。液体排出工程の後に第２液体注入工程が備えられる形態や、第２液体排出工程と第２接着剤注入工程との間に液体排出工程が備えられる形態のほか、第２接着剤注入工程と第２硬化工程との間に液体排出工程が備えられる形態や、第２硬化工程の後に液体排出工程が備えられる形態とすることも可能である。
【００１３】
また、第２液体注入工程、第２接着剤注入工程、及び、第２硬化工程が備えられる上記本発明において、さらに、第２硬化工程後に、第２液体注入工程で注入された液体をケース部材の外側へ排出する、第２液体排出工程が備えられることが好ましい。
【００１４】
本発明に、液体排出工程及び第２液体排出工程が備えられる場合、これらの工程の先後は、特に限定されるものではなく、液体排出工程の後に第２液体排出工程が備えられる形態のほか、第２液体排出工程の後に液体排出工程が備えられる形態とすることも可能である。
【００１５】
また、上記本発明において、さらに、第１硬化工程、又は、第１硬化工程及び第２硬化工程によりチューブ型燃料電池セルの長手方向一端側へ接着剤層を形成した後にケース部材を上下反転させる反転工程と、該反転工程後に、ケース部材の内側へ液体を注入する第３液体注入工程と、第３液体注入工程で注入された液体の上に、該液体よりも比重の小さい接着剤を注入する第３接着剤注入工程と、第３接着剤注入工程で注入された接着剤を硬化させる第３硬化工程と、が備えられることが好ましい。
【００１６】
ここに、第３液体注入工程で注入される「液体」は、第３接着剤注入工程で注入される接着剤よりも比重の大きい液体であれば特に限定されるものではなく、液体注入工程で使用され得る上記液体と同様のものを用いることができる。さらに、第３接着剤注入工程で注入される「接着剤」は、第３液体注入工程で注入される液体よりも比重の小さい接着剤であれば特に限定されるものではなく、接着剤注入工程で使用され得る上記接着剤と同様のものを用いることができる。さらに、「第３硬化工程」は、第３接着剤注入工程で注入された接着剤を硬化させ得る工程であれば、その形態は特に限定されるものではなく、上記硬化工程と同様の形態とすることができる。
【００１７】
また、反転工程、第３液体注入工程、第３接着剤注入工程、及び、第３硬化工程が備えられる上記本発明において、さらに、第３硬化工程後に、第３液体注入工程で注入された液体をケース部材の外側へ排出する、第３液体排出工程が備えられることが好ましい。
【００１８】
また、反転工程、第３液体注入工程、第３接着剤注入工程、及び、第３硬化工程が備えられる上記本発明において、さらに、第３硬化工程で硬化した接着剤の上に液体を注入する第４液体注入工程と、第４液体注入工程で注入された液体の上に、該液体よりも比重の小さい接着剤を注入する第４接着剤注入工程と、第４接着剤注入工程で注入された接着剤を硬化させる第４硬化工程と、が備えられることが好ましい。
【００１９】
ここに、第４液体注入工程で注入される「液体」は、第４接着剤注入工程で注入される接着剤よりも比重の大きい液体であれば特に限定されるものではなく、液体注入工程で使用され得る上記液体を同様のものを用いることができる。さらに、第４接着剤注入工程で注入される「接着剤」は、第４液体注入工程で注入される液体よりも比重の小さい接着剤であれば特に限定されるものではなく、接着剤注入工程で使用され得る上記接着剤と同様のものを用いることができる。さらに、「第４硬化工程」は、第４接着剤注入工程で注入された接着剤を硬化させ得る工程であれば、その形態は特に限定されるものではなく、上記硬化工程と同様の形態とすることができる。また、本発明に、第３液体排出工程、第４液体注入工程、第４接着剤注入工程、及び、第４硬化工程が備えられる場合、第４液体注入工程、第４接着剤注入工程、及び、第４硬化工程と、第３液体排出工程との先後は、特に限定されるものではない。これらの工程が採り得る順番は、上記第２液体注入工程、第２接着剤注入工程、第２硬化工程、及び、液体排出工程が採り得る順番と同様である。また、本発明に、液体排出工程及び／又は第２液体排出工程と、第３液体排出工程とが備えられる場合、これらの工程の先後も特に限定されるものではない。
【００２０】
また、第４液体注入工程、第４接着剤注入工程、及び、第４硬化工程が備えられる上記本発明において、さらに、第４硬化工程後に、第４液体注入工程で注入された液体をケース部材の外側へ排出する、第４液体排出工程が備えられることが好ましい。
【００２１】
本発明に、第３液体排出工程及び第４液体排出工程が備えられる場合、これらの工程の先後は、特に限定されるものではない。さらに、液体排出工程及び／又は第２液体排出工程と、第３液体排出工程及び／又は第４液体排出工程との先後も、特に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、液体注入工程で注入された液体の上に注入された、当該液体よりも比重の小さい接着剤が、硬化工程で硬化される。それゆえ、液体注入工程で注入する液体、及び、接着剤注入工程で注入する接着剤の量を制御することにより、ケース部材に収容されたチューブ型燃料電池セルの長手方向の任意の箇所に接着剤層を形成することができる。さらに、本発明によれば、液体よりも比重の小さい接着剤を、接着剤よりも比重の大きい液体の上に注入するので、使用可能な接着剤の粘度が限定されず、従来技術のような隔壁を設けなくても、液体の上に注入された接着剤を硬化させることで、気密性を確保することができる。したがって、本発明によれば、簡易な構成で、かつ、使用される接着剤の粘度に関わらずに、気密性を向上させ得る燃料電池を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ができる。
【００２３】
本発明において、液体排出工程が備えられることにより、接着剤層によって区切られた空間へ、流体を流入させることが容易になる。
【００２４】
本発明において、第２液体注入工程、第２接着剤注入工程、及び、第２硬化工程が備えられることにより、チューブ型燃料電池セルの長手方向一端側へ二の接着剤層を形成することができる。
【００２５】
本発明において、第２液体排出工程が備えられることにより、接着剤層によって区切られた空間へ、流体を流入させることが容易になる。
【００２６】
本発明において、反転工程、第３液体注入工程、第３接着剤注入工程、及び、第３硬化工程が備えられることにより、チューブ型燃料電池セルの長手方向両端側へ、簡易な構成で気密性を向上させることが可能な接着剤層を形成することができる。
【００２７】
本発明において、第３液体排出工程が備えられることにより、接着剤層によって区切られた空間へ、流体を流入させることが容易になる。
【００２８】
本発明において、第４液体注入工程、第４接着剤注入工程、及び、第４硬化工程が備えられることにより、チューブ型燃料電池セルの長手方向両端側へ、それぞれ二の接着剤層を形成することができる。
【００２９】
本発明において、第４液体排出工程が備えられることにより、接着剤層によって区切られた空間へ、流体を流入させることが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面に示す形態は、本発明の例示であり、本発明は図示の形態に限定されるものではない。
【００３１】
図１は、本発明にかかる燃料電池の製造方法（以下、「本発明の製造方法」という。）の工程例を示すフローチャートである。図２は、本発明の製造方法の形態例を示す概念図であり、収容工程、液体注入工程、接着剤注入工程、硬化工程、及び、液体排出工程の形態例を示している。図３は、本発明の製造方法の形態例を示す概念図であり、第２液体注入工程、第２接着剤注入工程、第２硬化工程、及び、第２液体排出工程の形態例を示している。図３において、図２と同様の構成を採るものには、図２で使用した符号と同符号を付す。図４は、本発明の製造方法の形態例を示す概念図であり、反転工程、第３液体注入工程、第３接着剤注入工程、第３硬化工程、及び、第３液体排出工程の形態例を示している。図４において、図３と同様の構成を採るものには、図３で使用した符号と同符号を付す。図５は、本発明の製造方法の形態例を示す概念図であり、第４液体注入工程、第４接着剤注入工程、第４硬化工程、及び、第４液体排出工程の形態例を示している。図５において、図４と同様の構成を採るものには、図４で使用した符号と同符号を付す。図６は、ケース部材に収容されるチューブ型セルの形態例を示す断面図である。図６の紙面奥／手前方向が、チューブ型セルの長手方向である。以下、図１〜図６を適宜参照しつつ、本発明の製造方法について具体的に説明する。
【００３２】
図１に示すように、本発明の製造方法は、収容工程（工程Ｓ１）と、液体注入工程（工程Ｓ２）と、接着剤注入工程（工程Ｓ３）と、硬化工程（工程Ｓ４）と、液体排出工程（工程Ｓ５）と、第２液体注入工程（工程Ｓ６）と、第２接着剤注入工程（工程Ｓ７）と、第２硬化工程（工程Ｓ８）と、第２液体排出工程（工程Ｓ９）と、反転工程（工程Ｓ１０）と、第３液体注入工程（工程Ｓ１１）と、第３接着剤注入工程（工程Ｓ１２）と、第３硬化工程（工程Ｓ１３）と、第３液体排出工程（工程Ｓ１４）と、第４液体注入工程（工程Ｓ１５）と、第４接着剤注入工程（工程Ｓ１６）と、第４硬化工程（工程Ｓ１７）と、第４液体排出工程（工程Ｓ１８）と、を備え、工程Ｓ１〜工程Ｓ１８を経て、燃料電池３０が製造される。
【００３３】
＜収容工程（工程Ｓ１）＞
工程Ｓ１は、チューブ型セル７、７、…、及び、外側集電体としても機能する熱媒体管８、８、…を、ケース部材１０に収容する工程である（図２参照）。ケース部材１０には、キャップ９、９が収容され、当該キャップ９、９によって、熱媒体管８、８、…、及び、当該熱媒体管８、８、…と接触する形態で固定されたチューブ型セル７、７、…が位置決めされる。本発明において、ケース部材１０は、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…を収容可能であるとともに、後述の工程で液体及び接着剤を注入可能な開口部を備えていれば、その形態は特に限定されるものではない。
【００３４】
ここで、図６に示すように、ケース部材１０に収容されるチューブ型セル７は、ガス流路として機能する凹部１ｘ、１ｘ、…を有する内側集電体１と、内側集電体１の外周面に形成された中空形状の内側触媒層２と、内側触媒層２の外周面に形成された中空形状の電解質膜３と、電解質膜３の外周面に形成された中空形状の外側触媒層４と、を備え、内側触媒層２、電解質膜３、及び、外側触媒層４によって中空形状のＭＥＡ５が構成される。燃料電池３０の運転時には、例えば、凹部１ｘ、１ｘ、…を介して内側触媒層２へ水素が供給され、外側触媒層４へ空気が供給される。内側触媒層２へと供給された水素は、内側触媒層２に含有される触媒（例えば、Ｐｔ等。以下同じ。）の作用下でプロトン及び電子に分離し、内側触媒層２で生じたプロトンは、内側触媒層２、電解質膜３、及び、外側触媒層４に含有されるプロトン伝導性物質によって伝導されて、外側触媒層４へと達する。これに対し、内側触媒層２で生じた電子は、外部回路を経由して外側触媒層４へと達し、外側触媒層４へと達したプロトン及び電子と、当該外側触媒層４へと供給された空気に含まれる酸素とが、外側触媒層４に含有される触媒の作用下で反応することにより、水が生成される。ＭＥＡ５に含有されるプロトン伝導性物質は、例えば８０℃程度の含水状態下でプロトン伝導性能を発現するため、燃料電池３０の運転時には、チューブ型セル７、７、…の温度を制御すべく、熱媒体管８、８、…に熱媒体を流通させる。このように、燃料電池３０の運転時には、ケース部材１０の内側に、水素、空気、及び、熱媒体が流通するため、ケース部材１０の内側には、水素の気密性及び熱媒体のシール性を確保するための層（接着剤層）が必要とされる。そこで、本発明は、良好な気密性を確保し得る接着剤層を容易に形成可能な、燃料電池の製造方法を提供する。以下、本発明の製造方法に備えられる工程に関する説明を続ける。
【００３５】
＜液体注入工程（工程Ｓ２）＞
工程Ｓ２は、上記工程Ｓ１で収容されたチューブ型セル７、７、…の長手方向と重力方向とが略平行となるように配置されたケース部材１０の側面に備えられる開口部から、ケース部材１０の内側へ液体（以下において「水」という。）を注入する工程である（図２参照）。ケース部材１０の重力方向下面に備えられる開口部は、キャップ９によって塞がれている。そのため、工程Ｓ２で注入された水は、ケース部材１０の内側に留まる。工程Ｓ２において、ケース部材１０の所定の高さ（例えば、熱媒体管８、８、…には接触するが、チューブ型セル７、７、…には接触しない高さ）まで水を注入したら、水を注入する際に使用した開口部は、キャップ２０によって塞がれる。
【００３６】
＜接着剤注入工程（工程Ｓ３）＞
工程Ｓ３は、上記工程Ｓ２で注入された水の上に、ケース部材１０の側面に備えられる開口部から、水よりも比重の小さい流動状態の接着剤１２（例えば、スリーボンド１５２１）を注入する工程である（図２参照）。工程Ｓ３で注入された接着剤１２は、上記工程Ｓ２で注入された水よりも比重が小さいので、水の上に浮いた状態で留まる。さらに、工程Ｓ３で注入された接着剤１２は流動状態なので、熱媒体管８、８、…と満遍なく接触することができる。工程Ｓ３において、ケース部材１０の所定の高さまで接着剤１２を注入したら、当該接着剤１２を注入する際に使用した開口部は、後述する工程Ｓ６が開始される前に、キャップ２１によって塞がれる。
【００３７】
＜硬化工程（工程Ｓ４）＞
工程Ｓ４は、上記工程Ｓ３で注入された流動状態の接着剤１２を硬化させて固体の接着剤層１３を形成する工程である（図２参照）。工程Ｓ４の形態は、接着剤１２を硬化させることが可能であれば、特に限定されるものではない。上記工程Ｓ３で注入された接着剤１２がスリーボンド１５２１である場合、工程Ｓ４は、常温・大気圧下で２４時間以上に亘って放置する工程とすることができる。かかる過程を経て接着剤層１３を形成することにより、熱媒体管８、８、…と隙間なく密着した接着剤層１３を形成することができる。さらに、かかる過程を経て接着剤層１３を形成すれば、使用する接着剤１２の粘度は特に限定されない。そのため、本発明によれば、低粘度の接着剤１２を用いた場合であっても、熱媒体管８、８、…と隙間なく密着した接着剤層１３を容易に形成することができる。なお、接着剤（例えば、スリーボンド１５２１）を硬化させる際に揮発する溶剤は、ケース部材１０の側面に備えられる空気流入・流出用の開口部（不図示）等から、ケース部材１０の外側へと排出される。後述の硬化工程（第２硬化工程、第３硬化工程、及び、第４硬化工程）においても同様である。
【００３８】
＜液体排出工程（工程Ｓ５）＞
工程Ｓ５は、上記工程Ｓ４で接着剤層１３が形成された後に、上記工程Ｓ２で注入された水をケース部材１０の外側へ排出する工程である（図２参照）。工程Ｓ５は、ケース部材１０の外側へ水を排出可能であれば、その形態は特に限定されるものではないが、例えば、ケース部材１０の重力方向下面の開口部を塞いでいたキャップ９を取り外すことにより、水を排出する工程とすることができる。キャップ９を取り外して水を排出したら、ケース部材１０の重力方向下面の開口部は、キャップ９とは異なるキャップ２８（熱媒体管８、８、…の端面と接触しないキャップ）によって塞がれる。かかるキャップ２８を用いることで、燃料電池３０の運転時に、キャップ２８と接着剤層１３とによって挟まれる空間へと供給された熱媒体が、熱媒体管８、８、…の内部へと流入しやすい形態とすることができ、これによって、チューブ型セル７、７、…の温度を制御しやすい形態の燃料電池３０とすることができる。
【００３９】
＜第２液体注入工程（工程Ｓ６）＞
工程Ｓ６は、上記工程Ｓ４で接着剤層１３が形成された後に（図１に示す形態では、上記工程Ｓ４及び上記工程Ｓ５の後に）、接着剤層１３の上へ、ケース部材１０の側面に備えられる開口部から、液体（以下において「水」という。）を注入する工程である（図３参照）。上記工程Ｓ３で注入された接着剤１２は、熱媒体管８、８、…と満遍なく接触するので、上記工程Ｓ４で形成された接着剤層１３と熱媒体管８、８、…との間には隙間が存在しない。それゆえ、工程Ｓ６で注入された水は、接着剤層１３の上に留まる。工程Ｓ６において、ケース部材１０の所定の高さ（熱媒体管８、８、…、及び、チューブ型セル７、７、…の端部と水とが接触する高さ）まで水を注入したら、水を注入する際に使用した開口部は、キャップ２２によって塞がれる。
【００４０】
＜第２接着剤注入工程（工程Ｓ７）＞
工程Ｓ７は、上記工程Ｓ６で注入された水の上に、ケース部材１０の側面に備えられる開口部から、水よりも比重の小さい流動状態の接着剤１４（例えば、スリーボンド１５２１）を注入する工程である（図３参照）。工程Ｓ７で注入された接着剤１４は、上記工程Ｓ６で注入された水よりも比重が小さいので、水の上に浮いた状態で留まる。さらに、工程Ｓ７で注入された接着剤１４は流動状態なので、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…と満遍なく接触することができる。工程Ｓ７において、ケース部材１０の所定の高さまで接着剤１４を注入したら、当該接着剤１４を注入する際に使用した開口部は、キャップ２３によって塞がれる。
【００４１】
＜第２硬化工程（工程Ｓ８）＞
工程Ｓ８は、上記工程Ｓ７で注入された流動状態の接着剤１４を硬化させて固体の接着剤層１５を形成する工程である（図３参照）。工程Ｓ８の形態は、接着剤１４を硬化させることが可能であれば、特に限定されるものではない。上記工程Ｓ７で注入された接着剤１４がスリーボンド１５２１である場合、工程Ｓ８は、常温・大気圧下で２４時間以上に亘って放置する工程とすることができる。かかる過程を経て接着剤層１５を形成することにより、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…と隙間なく密着した接着剤層１５を形成することができる。さらに、かかる過程を経て接着剤層１５を形成すれば、使用する接着剤１４の粘度は特に限定されない。そのため、本発明によれば、低粘度の接着剤１４を用いた場合であっても、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…と隙間なく密着した接着剤層１５を容易に形成することができる。
【００４２】
＜第２液体排出工程（工程Ｓ９）＞
工程Ｓ９は、上記工程Ｓ８で接着剤層１５が形成された後に、上記工程Ｓ６で注入された水をケース部材１０の外側へ排出する工程である（図３参照）。工程Ｓ９は、ケース部材１０の外側へ水を排出可能であれば、その形態は特に限定されるものではないが、例えば、上記工程Ｓ３で接着剤１２を注入する際に使用した開口部を塞いだキャップ２１を取り外すことにより、水を排出する工程とすることができる。キャップ２１を取り外して水を排出したら、キャップ２１によって塞がれていた開口部は、当該キャップ２１、又は、その他の部材によって塞がれる（図３参照）。このようにすることで、燃料電池３０の運転時に内側触媒層２へと供給される反応ガスがケース部材１０の外側へと漏洩する事態を回避することができる。
【００４３】
＜反転工程（工程Ｓ１０）＞
工程Ｓ１０は、ケース部材１０を上下反転させる工程である（図４参照）。上記工程Ｓ４及び上記工程Ｓ８で接着剤層１３、１５を形成した後に、ケース部材１０を上下反転させることにより、接着剤層１３、１５が形成されていないチューブ型セル７、７、…の端部側へ、上記工程Ｓ２〜工程Ｓ９と同様の過程を経て接着剤層を形成することが可能になる。
【００４４】
＜第３液体注入工程（工程Ｓ１１）＞
工程Ｓ１１は、上記工程Ｓ１０で、チューブ型セル７、７、…の長手方向と重力方向とが略平行となるように配置されたケース部材１０の側面に備えられる開口部から、ケース部材１０の内側へ液体（以下において「水」という。）を注入する工程である（図４参照）。ケース部材１０の重力方向下面に備えられる開口部は、キャップ９によって塞がれている。そのため、工程Ｓ１１で注入された水は、ケース部材１０の内側に留まる。工程Ｓ１１において、ケース部材１０の所定の高さ（例えば、熱媒体管８、８、…には接触するがチューブ型セル７、７、…には接触しない高さ）まで水を注入したら、水を注入する際に使用した開口部は、キャップ２４によって塞がれる。
【００４５】
＜第３接着剤注入工程（工程Ｓ１２）＞
工程Ｓ１２は、上記工程Ｓ１１で注入された水の上に、ケース部材１０の側面に備えられる開口部から、水よりも比重の小さい流動状態の接着剤１６（例えば、スリーボンド１５２１）を注入する工程である（図４参照）。工程Ｓ１２で注入された接着剤１６は、上記工程Ｓ１１で注入された水よりも比重が小さいので、水の上に浮いた状態で留まる。さらに、工程Ｓ１２で注入された接着剤１６は流動状態なので、熱媒体管８、８、…と満遍なく接触することができる。工程Ｓ１２において、ケース部材１０の所定の高さまで接着剤１６を注入したら、当該接着剤１６を注入する際に使用した開口部は、後述する工程Ｓ１５が開始される前に、キャップ２５によって塞がれる。
【００４６】
＜第３硬化工程（工程Ｓ１３）＞
工程Ｓ１３は、上記工程Ｓ１２で注入された流動状態の接着剤１６を硬化させて固体の接着剤層１７を形成する工程である（図４参照）。工程１３の形態は、接着剤１６を硬化させることが可能であれば、特に限定されるものではない。上記工程Ｓ１２で注入された接着剤１６がスリーボンド１５２１である場合、工程Ｓ１３は、常温・大気圧下で２４時間以上に亘って放置する工程とすることができる。かかる過程を経て接着剤層１７を形成することにより、熱媒体管８、８、…と隙間なく密着した接着剤層１７を形成することができる。さらに、かかる過程を経て接着剤層１７を形成すれば、使用する接着剤１６の粘度は特に限定されない。そのため、本発明によれば、低粘度の接着剤１６を用いた場合であっても、熱媒体管８、８、…と隙間なく密着した接着剤層１７を容易に形成することができる。
【００４７】
＜第３液体排出工程（工程Ｓ１４）＞
工程Ｓ１４は、上記工程Ｓ１３で接着剤層１７が形成された後に、上記工程Ｓ１１で注入された水をケース部材１０の外側へ排出する工程である（図４参照）。工程Ｓ１４は、ケース部材１０の外側へ水を排出可能であれば、その形態は特に限定されるものではないが、例えば、ケース部材１０の重力方向下面の開口部を塞いでいたキャップ９を取り外すことにより、水を排出する工程とすることができる。キャップ９を取り外して水を排出したら、ケース部材１０の重力方向下面の開口部は、キャップ９とは異なるキャップ２８（熱媒体管８、８、…の端面と接触しないキャップ）によって塞がれる（図４参照）。かかるキャップ２８を用いることで、燃料電池３０の運転時に、キャップ２８と接着剤層１７とによって挟まれる空間へと供給された熱媒体が、熱媒体管８、８、…の内部へと流入しやすい形態とすることができ、これによって、チューブ型セル７、７、…の温度を制御しやすい形態の燃料電池３０とすることができる。
【００４８】
＜第４液体注入工程（工程Ｓ１５）＞
工程Ｓ１５は、上記工程Ｓ１３で接着剤層１７が形成された後に（図１に示す形態では、上記工程Ｓ１３及び上記工程Ｓ１４の後に）、接着剤層１７の上へ、ケース部材１０の側面に備えられる開口部から、液体（以下において「水」という。）を注入する工程である（図５参照）。上記工程Ｓ１２で注入された接着剤１６は、熱媒体管８、８、…と満遍なく接触するので、上記工程Ｓ１３で形成された接着剤層１７と熱媒体管８、８、…との間には隙間が存在しない。それゆえ、工程Ｓ１５で注入された水は、接着剤層１７の上に留まる。工程Ｓ１５において、ケース部材１０の所定の高さ（熱媒体管８、８、…、及び、チューブ型セル７、７、…の端部と水とが接触する高さ）まで水を注入したら、水を注入する際に使用した開口部は、キャップ２６によって塞がれる。
【００４９】
＜第４接着剤注入工程（工程Ｓ１６）＞
工程Ｓ１６は、上記工程Ｓ１５で注入された水の上に、ケース部材１０の側面に備えられる開口部から、水よりも比重の小さい流動状態の接着剤１８（例えば、スリーボンド１５２１）を注入する工程である（図５参照）。工程Ｓ１６で注入された接着剤１８は、上記工程Ｓ１５で注入された水よりも比重が小さいので、水の上に浮いた状態で留まる。さらに、工程Ｓ１６で注入された接着剤１８は流動状態なので、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…と満遍なく接触することができる。工程Ｓ１６において、ケース部材１０の所定の高さまで接着剤１８を注入したら、当該接着剤１８を注入する際に使用した開口部は、キャップ２７によって塞がれる。
【００５０】
＜第４硬化工程（工程Ｓ１７）＞
工程Ｓ１７は、上記工程Ｓ１６で注入された流動状態の接着剤１８を硬化させて固体の接着剤層１９を形成する工程である（図５参照）。工程Ｓ１７の形態は、接着剤１８を硬化させることが可能であれば、特に限定されるものではない。上記工程Ｓ１６で注入された接着剤１８がスリーボンド１５２１である場合、工程Ｓ１７は、常温・大気圧下で２４時間以上に亘って放置する工程とすることができる。かかる過程を経て接着剤層１９を形成することにより、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…と隙間なく密着した接着剤層１９を形成することができる。さらに、かかる過程を経て接着剤層１９を形成すれば、使用する接着剤１８の粘度は特に限定されない。そのため、本発明によれば、低粘度の接着剤１８を用いた場合であっても、チューブ型セル７、７、…、及び、熱媒体管８、８、…と隙間なく密着した接着剤層１９を容易に形成することができる。
【００５１】
＜第４液体排出工程（工程Ｓ１８）＞
工程Ｓ１８は、上記工程Ｓ１７で接着剤層１９が形成された後に、上記工程Ｓ１５で注入された水をケース部材１０の外側へ排出する工程である（図５参照）。工程Ｓ１８は、ケース部材１０の外側へ水を排出可能であれば、その形態は特に限定されるものではないが、例えば、上記工程Ｓ１２で接着剤１６を注入する際に使用した開口部を塞いだキャップ２５を取り外すことにより、水を排出する工程とすることができる。キャップ２５を取り外して水を排出したら、キャップ２５によって塞がれていた開口部は、当該キャップ２５、又は、その他の部材によって塞がれる（図５参照）。このようにすることで、燃料電池３０の運転時に凹部１ｘ、１ｘ、…を介して排出される反応ガスがケース部材１０の外側へと漏洩する事態を回避することができる。
【００５２】
上記工程Ｓ１〜工程Ｓ１８を経て製造された燃料電池３０には、チューブ型セル７、７、…の長手方向一端側に接着剤層１３、１５が、チューブ型セル７、７、…の長手方向他端側に接着剤層１７、１９が形成され、当該接着剤層１３、１５、１７、１９によって、ケース部材１０の内側の空間が区切られている。かかる形態の燃料電池３０によれば、例えば、キャップ２８と接着剤層１３によって挟まれる空間（以下、「第１空間」という。）へ熱媒体を供給し、当該第１空間から熱媒体管８、８、…へと分岐した熱媒体を、接着剤層１７とキャップ２８によって挟まれる空間（以下、「第２空間」という。）へと排出し、当該第２空間からケース部材１０の外側へと排出されて回収された熱媒体を上記第１空間へと供給する等の方法により、熱媒体を循環させることができる。このようにすれば、熱媒体が流通する第１空間及び第２空間は、接着剤層１３、１７によって区切られているので、第１空間及び第２空間を除くケース部材１０の内側の空間へ熱媒体が漏洩する事態を回避することが可能になるほか、燃料電池３０の運転時に、循環する熱媒体によってチューブ型セル７、７、…の温度を制御することが可能になる。
【００５３】
さらに、燃料電池３０によれば、接着剤層１３と接着剤層１５によって挟まれる空間（以下、「第３空間」という。）へ水素を供給することにより、当該第３空間から凹部１ｘ、１ｘ、…へと分岐した水素を内側触媒層２、２、…へと供給することができる。そして、内側触媒層２、２、…で使用されずに残った水素を、凹部１ｘ、１ｘ、…を介して、接着剤層１７と接着剤層１９によって挟まれる空間（以下、「第４空間」という。）へと排出し、当該第４空間からケース部材１０の外側へと排出されて回収された水素を上記第３空間へと供給する等の方法により、水素を循環させることができる。このようにすれば、水素が流通する第３空間及び第４空間は、接着剤層１３、１５、１７、１９によって区切られているので、第３空間及び第４空間を除くケース部材１０の内側の空間へ水素が漏洩する事態を回避することが可能になるほか、燃料電池３０の運転時に、循環する水素を用いて電気エネルギーを発生させることが可能になる。加えて、燃料電池３０によれば、接着剤層１５と接着剤層１９によって挟まれる空間（以下、「第５空間」という。）へ空気を供給することにより、当該第５空間へと供給された空気を外側触媒層４、４、…へ供給することができる。
【００５４】
本発明の製造方法に関する上記説明では、硬化工程、第２硬化工程、第３硬化工程、及び、第４硬化工程を経て、接着剤層１３、１５、１７、１９を備える燃料電池３０が製造される形態について例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、ケース部材の内側に備えられる一以上の接着剤層が、液体の上に注入された接着剤を硬化させる形態で形成されていれば良い。ただし、ＰＥＦＣの場合、ケース部材の内側には水素、空気、及び、熱媒体が供給されるため、チューブ型セルの長手方向両端部には、それぞれ二の接着剤層が必要とされる。本発明によれば、良好な気密性を有する接着剤層を容易に形成することができるので、気密性を向上させ得る燃料電池を製造する等の観点からは、硬化工程、第２硬化工程、第３硬化工程、及び、第４硬化工程を経て、接着剤層１３、１５、１７、１９を備える燃料電池３０が製造される形態とすることが好ましい。
【００５５】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、液体注入工程、第２液体注入工程、第３液体注入工程、及び、第４液体注入工程で水が注入される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。ただし、ケース部材１０の内側に残存しても、燃料電池３０の運転に悪影響を及ぼさない液体を使用することにより、高性能の燃料電池３０を製造可能とする等の観点からは、燃料電池３０の運転に悪影響を及ぼさない、水等の液体を用いることが好ましい。
【００５６】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、接着剤注入工程、第２接着剤注入工程、第３接着剤注入工程、及び、第４接着剤注入工程で、スリーボンド１５２１が注入される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。液体の上へ注入される接着剤は、液体よりも比重の小さい接着剤であれば、特に限定されるものではない。
【００５７】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、室温、大気圧下で２４時間に亘って放置する形態の、硬化工程、第２硬化工程、第３硬化工程、及び、第４硬化工程を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。硬化させるために加熱及び／又は加圧を必要とする接着剤が用いられる場合には、加熱及び／又は加圧される形態とすることも可能である。ただし、加熱する場合には、チューブ型セルの損傷を回避する等の観点から、加熱温度は低温（例えば、１２０℃以下）とすることが好ましい。
【００５８】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、中空形状のＭＥＡ５の内周面側並びに外周面側に、ガス拡散層及び撥水層が備えられない形態のチューブ型セル７、７、…がケース部材１０に収容される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。中空形状のＭＥＡ５の内周面側及び／又は外周面側に、ガス拡散層及び／又は撥水層が備えられる形態のチューブ型セルが、ケース部材１０に収容される形態とすることも可能である。
【００５９】
ケース部材１０に収容されるチューブ型セル（例えば、チューブ型セル７、７、…）を構成する中空形状の電解質膜３は、プロトン伝導性ポリマーを含有する固体高分子膜であれば、その形態は特に限定されるものではない。電解質膜３に含有されるプロトン伝導性ポリマーの具体例としては、含フッ素高分子を骨格として少なくともスルホン酸基、ホスホン酸基、及びリン酸基のうち一種を有するフッ素系のポリマーや、ポリオレフィンのような炭化水素を骨格とする炭化水素系のポリマー等を挙げることができる。上記フッ素系のポリマーを含有する電解質膜の具体例としては、Ｎａｆｉｏｎ（「Ｎａｆｉｏｎ」は米国デュポン社の登録商標。）やフレミオン（「フレミオン」は旭硝子株式会社の登録商標。）等を挙げることができる。一方、上記炭化水素系のポリマーを含有する電解質膜の具体例としては、セレミオン等（「セレミオン」は旭硝子株式会社の登録商標。）を挙げることができる。
【００６０】
ケース部材１０に収容されるチューブ型セル（例えば、チューブ型セル７、７、…）を構成する中空形状の内側触媒層２及び中空形状の外側触媒層４（以下、これらをまとめて単に「触媒層」ということがある。）は、チューブ型セルのアノードやカソードで生じる電気化学反応の触媒として機能する物質（触媒）と、当該電気化学反応で生じるプロトンを伝導させ得る物質（プロトン伝導性物質）とを有していれば、その形態は特に限定されるものではない。触媒層に含有される触媒の具体例としては、Ｐｔのほか、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗからなる群より選択される１以上の金属とＰｔとを有するＰｔ合金等を挙げることができる。触媒層に含有されるプロトン伝導性物質の具体例としては、上記電解質膜に含有され得る上記プロトン伝導性ポリマー等を挙げることができる。
【００６１】
ケース部材１０に収容されるチューブ型セル（例えば、チューブ型セル７、７、…）を構成する内側集電体１は、燃料電池３０の運転時の環境に耐え得る性質（耐熱性、耐水性等。以下同じ。）を有する物質により構成され、かつ、良好な電子伝導性を有する材料（導電性材料）によって構成されることが好ましい。内側集電体１を構成し得る導電性材料の具体例としては、銅、銀、金、白金等の金属を挙げることができる。内側集電体１の構成材料として銅が用いられる場合には、耐酸性を向上させるため、その表面を銀、金、白金等によって被覆することが好ましい。
【００６２】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、中空形状のＭＥＡ５の中空部に、一の内側集電体１が配設される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、例えば、一のＭＥＡ５の中空部に、複数の線材からなる内側集電体が配設される形態とすることも可能である。また、本発明の製造方法に関する上記説明では、チューブ型セル７、７、…に外側集電体が備えられず、外側集電体としても機能する熱媒体管８、８、…がチューブ型セル７、７、…の外周面と接触することにより外側触媒層４、４、…側の集電が行われる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、外側集電体を有するチューブ型セルが、ケース部材１０に収容される形態とすることも可能である。チューブ型セルに外側集電体が備えられる場合、外側集電体の形態は、外側触媒層へ気体を供給可能な形態であれば、特に限定されるものではない。
【００６３】
また、ケース部材１０に収容される熱媒体管８、８、…は外側集電体としても機能するため、燃料電池３０の運転時にチューブ型セル７、７、…と熱交換して温度を制御し得る良好な熱伝導性を有するとともに、良好な電子伝導性を有し、かつ、燃料電池３０の運転時の環境に耐え得る性質を有する物質により構成されていれば、その構成材料は特に限定されるものではない。なお、燃料電池３０の運転時の漏電を回避するため、熱媒体管８、８、…の内部には、絶縁性の熱媒体（例えば、ＬＬＣ等。「ＬＬＣ」は株式会社デンソーの登録商標。）を流通させることが好ましい。
【００６４】
また、本発明において、ケース部材１０の構成材料は、燃料電池３０の運転時における環境に耐え得る性質を有していれば、特に限定されるものではないが、収容されるチューブ型セル７、７、…との通電を防止しつつ容易に製造可能な形態とする等の観点からは、各種絶縁性樹脂により構成されることが好ましい。ケース部材１０の構成材料の具体例としては、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）等を挙げることができる。
【００６５】
また、本発明の製造方法に関する上記説明では、キャップ２０〜２７で塞がれる八の開口部が側面に備えられる形態のケース部材１０を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。ケース部材１０の側面に備えられる開口部の数は、本発明の思想に反しない限り、適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の製造方法の工程例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の製造方法の形態例を示す概念図である。
【図３】本発明の製造方法の形態例を示す概念図である。
【図４】本発明の製造方法の形態例を示す概念図である。
【図５】本発明の製造方法の形態例を示す概念図である。
【図６】ケース部材に収容されるチューブ型セルの形態例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…内側集電体
１ｘ…ガス流路
２…内側触媒層
３…電解質膜
４…外側触媒層
５…ＭＥＡ
７…チューブ型セル（チューブ型燃料電池セル）
８…熱媒体管
９…キャップ
１０…ケース部材
１１…水（液体）
１２、１４、１６、１８…接着剤
１３、１５、１７、１９…接着剤層
２０、２１、２２、２３…キャップ
２４、２５、２６、２７…キャップ
２８…キャップ
３０…燃料電池
【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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