[第1実施形態]
 本発明に係る燃料電池の好適な実施形態を� ��面を用いて説明する。図1は、本発明の燃料 電池の一例を示す図であり、(a)は上面図、(b) は正面視断面図、(c)は底面図である。

 本発明の燃料電池は、図1に示すように、 固体高分子電解質層1と、この固体高分子電� �質層1の両側に設けられた第1電極層2及び第2� ��極層3と、これら電極層2,3の更に外側に各々 配置された第1導電層及び第2導電層とを備え� ��いる。本実施形態では、第1導電層及び第2� �電層が、第1電極層2及び第2電極層3を部分的� ��露出させる露出部を有する第1金属層4及び� �2金属層5とからなる例を示す。

 なお、導電層の材質としては、金属、導� ��性高分子、導電性ゴム、導電性繊維、導電� ��ペースト、導電性塗料などが挙げられる。

 固体高分子電解質層1としては、従来の固 体高分子膜型の燃料電池に用いられるもので あれば何れでもよいが、化学的安定性及び導 電性の点から、超強酸であるスルホン酸基を 有するパーフルオロカーボン重合体からなる 陽イオン交換膜が好適に用いられる。このよ うな陽イオン交換膜としては、ナフィオン(� �録商標)が好適に用いられる。その他、例え� ��、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素� ��脂からなる多孔質膜に上記ナフィオンや他� ��イオン伝導性物質を含浸させたものや、ポ� ��エチレンやポリプロピレン等のポリオレフ� ��ン樹脂からなる多孔質膜や不織布に上記ナ� ��ィオンや他のイオン伝導性物質を担持させ� ��ものでもよい。

 固体高分子電解質層1の厚みは、薄くする ほど全体の薄型化に有効であるが、イオン伝 導機能、強度、ハンドリング性などを考慮す ると、10~300μmが使用可能であるが、25~50μmが� ��ましい。

 電極層2,3は、固体高分子電解質層1の表面 付近でアノード側およびカソード側の電極反 応を生じさせるものであれば何れでもよい。 なかでも、ガス拡散層としての機能を発揮し て、燃料ガス、燃料液、酸化ガス及び水蒸気 の供給・排出を行なうと同時に、集電の機能 を発揮するものが好適に使用できる。電極層 2,3としては、同一又は異なるものが使用でき 、その基材には電極触媒作用を有する触媒を 担持させることが好ましい。触媒は、固体高 分子電解質層1と接する内面側に少なくとも� �持させるのが好ましい。

 電極層2,3の電極基材としては、例えば、� ��ーボンペーパー、カーボン繊維不織布など� ��繊維質カーボン、導電性高分子繊維の集合� ��などの電導性多孔質材が使用できる。また� ��固体高分子電解質層1に触媒を直接付着させ たり、カーボンブラックなどの導電性粒子に 担持させて固体高分子電解質層1に付着させ� �電極層2,3を用いることも可能である。

 一般に、電極層2,3は、このような電導性� ��孔質材にフッ素樹脂等の撥水性物質を添加� ��て作製されるものであって、触媒を担持さ� ��る場合、白金微粒子などの触媒とフッ素樹� ��等の撥水性物質とを混合し、これに溶媒を� ��合して、ペースト状或いはインク状とした� ��、これを固体高分子電解質膜と対向すべき� ��極基材の片面に塗布して形成される。

 一般に、電極層2,3や固体高分子電解質層1 は、燃料電池に供給される還元ガスと酸化ガ スに応じた設計がなされる。本発明では、酸 化ガスとして空気が用いられると共に、還元 ガスとして水素ガスを用いるのが好ましい。 なお、還元ガスの代わりにメタノール等の燃 料液を使用することも可能である。

 例えば、水素ガスと空気を使用する場合� ��空気が自然供給される側のカソード側の第2 電極層3(本明細書では、アノード側を第1電極 層、カソード側を第2電極層と仮定する)では� ��酸素と水素イオンの反応が生じて水が生成� ��るため、かかる電極反応に応じた設計をす� ��のが好ましい。特に、低作動温度、高電流� ��度及び高ガス利用率の運転条件では、特に� ��が生成する空気極において水蒸気の凝縮に� ��る電極多孔体の閉塞(フラッディング)現象� �起こりやすい。したがって、長期にわたっ� �燃料電池の安定な特性を得るためには、フ� �ッディング現象が起こらないように電極の� �水性を確保することが有効である。

 触媒としては、白金、パラジウム、ルテ� ��ウム、ロジウム、銀、ニッケル、鉄、銅、� ��バルト及びモリブデンから選ばれる少なく� ��も1種の金属か、又はその酸化物が使用でき 、これらの触媒をカーボンブラック等に予め 担持させたものも使用できる。

 電極層2,3の厚みは、薄くするほど全体の� ��型化に有効であるが、電極反応、強度、ハ� ��ドリング性などを考慮すると、1~500μmが好� �しく、100~300μmがより好ましい。電極層2,3と� ��体高分子電解質層1とは、予め接着、融着、 又は塗布形成等を行って積層一体化しておい てもよいが、単に積層配置されているだけで もよい。このような積層体は、膜/電極接合� �(MembraneElectrode Assembly:MEA)として入手するこ� �もでき、これを使用してもよい。

 本発明では、第1電極層2及び第2電極層3の 外形が固体高分子電解質層1の外形より小さ� �ものでもよいが、第1電極層2及び第2電極層3� ��外形と固体高分子電解質層1の外形とが同じ であることが好ましい。電極層の外形と固体 高分子電解質層の外形とが同じであると、電 極板と固体高分子電解質の積層体を打ち抜い て、固体高分子電解質・電極・接合体を製造 することができ、量産効果により当該接合体 のコストを低減することができる。また、電 極層の外周より金属層の外周が内側に形成さ れていることで、電極層の外周及び固体高分 子電解質層の外周をより確実に封止すること ができる。

 アノード側電極層2の表面にはアノード側 の第1金属層4が配置され、カソード側電極層3 の表面にはカソード側の第2金属層5が配置さ� ��る(本明細書では、アノード側を第1金属層� �カソード側を第2金属層と仮定する)。第1金� �層4は、第1電極層2を部分的に露出させる露� �部を有するが、本実施形態では、アノード� �金属層4には燃料ガス等を供給するための開� ��4aが設けられている例を示す。

 第1金属層4の露出部は、アノード側電極� �2が露出可能であれば、その個数、形状、大� ��さ、形成位置などは何れでもよい。アノー� ��側金属層4の開孔4aは、例えば、規則的又は� ��ンダムに複数の円孔やスリット等を設けた� ��、または金属メッシュによって開孔4aを設� �たり、第1金属層4を櫛形電極のような形状に してアノード側電極層2を露出させてもよい� �開孔4a部分の面積が締める割合(開孔率)は、� ��極との接触面積とガスの供給面積のバラン� ��などの観点から、10~50%が好ましく、15~30%が� ��り好ましい。

 また、カソード側の第2金属層5は、第2電� ��層3を部分的に露出させる露出部を有するが 、本実施形態では、カソード側金属層5には� �空気中の酸素を供給(自然吸気)するための多 数の開孔5aが設けられている例を示す。開孔5 aは、カソード側電極層3が露出可能であれば� ��その個数、形状、大きさ、形成位置などは� ��れでもよい。カソード側金属層5の開孔5aは� ��例えば、規則的又はランダムに複数の円孔� ��スリット等を設けたり、または金属メッシ� ��によって開孔5aを設けたり、第2金属層5を櫛 形電極のような形状にしてカソード側電極層 3を露出させてもよい。開孔5a部分の面積が締 める割合(開孔率)は、電極との接触面積とガ� ��の供給面積のバランスなどの観点から、10~5 0%が好ましく、15~30%がより好ましい。

 金属層4,5としては、電極反応に悪影響が� ��いものであれば何れの金属も使用でき、例� ��ばステンレス板、ニッケル、銅、銅合金な� ��が挙げられる。但し、導電性、コスト、形� ��付与性、加圧のための強度などの観点から� ��銅、銅合金、ステンレス板などが好ましい� ��また、上記の金属に金メッキなどの金属メ� ��キを施したものでもよい。

 なお、金属層4,5の厚みは、薄くするほど� ��体の薄型化に有効であるが、導電性、コス� ��、重量、形状付与性、加圧のための強度な� ��を考慮すると、10~1000μmが好ましく、50~200μm がより好ましい。

 本発明では、電極層2,3と金属層4,5とを良� ��に樹脂で一体化する観点から、第1電極層2� �外周より、第1金属層4の外周が内側に形成さ れていることが好ましく、第2電極層3の外周� ��り、第2金属層5の外周が内側に形成されて� �ることが好ましい。なお、第1電極層2の外周 より、第1金属層4の外周が外側に形成されて� ��てもよく、第2電極層3の外周より、第2金属� ��5の外周が外側に形成されていてもよい。

 金属層4及び金属層5は、少なくとも一部� �樹脂から露出することにより、その部分を� �極として電気を外部に取り出すことができ� �。このため、樹脂成形体6に対して、金属層4 及び金属層5を一部露出させた端子部を設け� �もよいが、本発明では、金属層4及び金属層5 が、単位セルの電極となる突出部4b,5bを備え� ��これが樹脂成形体6から外部に出ていること が好ましい。この突出部4b,5bは、インサート� ��形を行う際に、金属層4,5等(積層物L)を成形� ��内に保持するためにも利用できる。

 金属層4及び金属層5の形成や開孔5a、4aの� ��成は、プレス加工(プレス打ち抜き加工)を� �用して行うことができる。また、金属層4及� ��金属層5の突出部4b,5bには、樹脂の流動や密� ��性を良好にする目的で、インサート成形さ� ��る部分に貫通孔を設けてもよい。更に、接� ��や固定を良好に行うために、突出部4b,5bの� �出した部分に貫通孔を設けてもよい。

 本発明の燃料電池は、図1に示すように、 以上のような各層1~5をインサート成形した樹 脂成形体6で一体化してある。本発明では、� �1導電層及び/又は第2導電層の全面又は略全� �を樹脂成形体6で覆うことが好ましく、第1導 電層及び第2導電層の全面又は略全面を樹脂� �形体6で覆うことがより好ましい。その場合� ��後述するように、樹脂成形体6は部分的に予 備成形体を含むものであってもよい。樹脂成 形体6は、第1電極層2及び第2電極層3に気体又� ��液体を供給するための供給部を有すること� ��好ましく、この供給部は、第1金属層4又は� �2金属層5の露出部に対応する位置に設けられ た開孔6aであることが好ましい。

 本実施形態では、前記第1電極層2及び第2� ��極層3が開孔6aから露出するように、前記第1 金属層4及び第2金属層5を両側から加圧した状 態で、樹脂成形体6によりインサート成形し� �一体化してある例を示す。

 本発明では、金属層4,5の露出部に相当す� ��開孔4a,5aの大きさが、樹脂成形体6の開孔6a� �大きさより、大きくてもよく、同じ大きさ� �もよく、小さくてもよい。但し、第1金属層4 及び/又は第2金属層5の露出部の大きさと、開 孔6aの大きさとがほぼ等しくなるように、樹� ��成形体6を成形してあることが好ましい。具 体的には、各々の開孔6aの面積は、各々の露� ��部の面積の60~150%が好ましく、80~130%がより� �ましい。

 本実施形態では、金属層4,5の露出部に相� ��する開孔4a,5aの大きさが、樹脂成形体6の開� ��6aの大きさより小さい場合の例を示す。こ� �により金属層4,5の開孔4a,5aの周囲に対して、 樹脂成形体6の開孔6aに相当する部分を利用し て、成型時に加圧することができる(図2(c)参� ��)。

 樹脂成形体6の材質としては、熱硬化性樹 脂、熱可塑性樹脂、耐熱性樹脂などが挙げら れるが、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が好ま しい。なお、熱可塑性樹脂としては、ポリカ ーボネート樹脂、ABS樹脂、液晶ポリマー、ポ リプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂 、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリアミドな どが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エ ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェ ノール樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂 、シリコーン樹脂、または熱硬化性ポリイミ ド樹脂等が挙げられる。なかでも、成形型内 での樹脂の流動性、強度、溶融温度などの観 点から、ポリエステル、ポリプロピレン、ア クリル樹脂が好ましく、これらはアプリケー ションによって選択することが可能である。

 樹脂成形体6としては、熱可塑性エラスト マーやゴム等の樹脂エラストマーを用いるこ とも可能である。その場合、他の材料にも可 とう性の有るものを使用することで、燃料電 池全体を可とう性にすることが可能である。

 樹脂成形体6の全体の厚みとしては、樹脂 による一体化の強度や、金属層を加圧する圧 力、薄型化などの観点から、0.3~4mmが好まし� �0.5~2mmがより好ましい。特に、金属層を覆う� ��分の樹脂成形体6の厚みとしては、金属層を 加圧する圧力の観点から、0.2~1.5mmが好ましく 、0.3~1.0mmがより好ましい。

 樹脂成形体6の外形の面積としては、樹脂 による一体化の強度や、金属層を加圧する圧 力の観点から、固体高分子電解質層1の外形� �面積の101~200%が好ましく、150~180%がより好ま� ��い。

 本発明の燃料電池は、次のようにして燃� ��等を供給して発電させることができる。例� ��ばカソード側は、そのまま大気開放にして� ��き、アノード側に設けた空間に水素ガス等� ��燃料を供給したり、アノード側に設けた空� ��内で水素ガス等の燃料を発生させることで� ��電を行うことができる。また、アノード側� ��び/又はカソード側に対して、流路を形成す るための流路形成部材を取り付けて、その流 路に酸素含有ガスや燃料を供給することも可 能である。流路形成部材としては、例えば流 路溝と供給口と排出口を設けた板状体や、ス タック型燃料電池のセパレータと類似の構造 のものが使用できる。後者を使用するとスタ ック型燃料電池を構成することができる。

 以上のような燃料電池は、例えば本発明� ��製造方法により製造することができる。即� ��、本発明の燃料電池の製造方法は、図2(a)~(d )に示すように、固体高分子電解質層1と、そ� ��両側に配される第1導電層及び第2導電層と� �それらの外側に配される第1金属層4及び第2� �属層5との積層物Lを成形型10内に配置する工� ��を含む。本実施形態では、第1導電層及び第 2導電層が第1電極層2及び第2電極層3を部分的� ��露出させる露出部(例えば開孔4a,5a)を有する 第1金属層4及び第2金属層5であり、その露出� �が成形型10の凸部11a,12aにより閉塞した状態� �成形型10内に配置する例を示す。

 また、本発明の燃料電池の製造方法は、� ��記の成形型10内に樹脂を注入することで、� �層物Lを一体化する樹脂成形体6を成形する工 程を含む。本実施形態では、第1金属層4及び� ��2金属層5を両側から加圧した状態で、その� �形型10内に樹脂を注入することで、第1電極� �2及び第2電極層3に気体又は液体を供給する� �めの供給部を有し、積層物Lを一体化する樹� ��成形体6を成形する工程を含む例を示す。つ まり、前記供給部に相当する開孔6aを除いて� ��積層物Lのほぼ全体を樹脂成形体6で覆う例� �示す。

 まず、例えば、図2(a)に示すように、底面 に凸部11aを有する下金型11を準備する。本実� ��形態では、成形型10を分割構造にして分割� �た型部材の内面に凸部11a,12aを設け、その凸� ��11a,12aを第1金属層4及び第2金属層5圧接させ� �場合の例を示す。凸部11aは、積層物Lの下側� ��第1金属層4の開孔4aを閉塞させる大きさの上 面を有し、各々の開孔4aに対向する位置に設� ��ている。下金型11は、底面の周囲に側壁を� �しており、側壁の内面に沿って上金型12が挿 入できる。

 下金型11(又は上金型12)には、樹脂の注入� ��11bが設けられているが、注入口11bは複数設� ��てもよい。また、成型時の樹脂の流れを良� ��にするために、樹脂の小排出口を1箇所以上 に設けてもよい。

 更に、第1金属層4及び第2金属層5の突出部 4b,5bを、成形後に樹脂成形体6から露出させる ために、下金型11の側壁は分割構造になって� ��る(図示省略)。積層物Lを成形型10内に配置� �る際に、下金型11の側壁に設けた矩形の切欠 き部に、第1金属層4及び第2金属層5の突出部4b ,5bが位置決めされ、その突出部4b,5bを型部材� ��押さえる構造になっている。これにより、� ��出部4b,5bを樹脂成形体6から露出させること� ��できる。

 次に、例えば、図2(b)に示すように、積層 物Lを下金型11の底面に配置する。その際、底 面の凸部11aの上面が、第1金属層4の開孔4aを� �塞可能な位置に配置する。積層物Lを配置す� ��際には、各層の一部又は全部が一体化され� ��いてもよく、一体化されていなくてもよい� ��また、一部が一体化されていない場合、各� ��を別々に配置しても、同時に配置してもよ� ��。配置する積層物Lの構成は、前述の通りで あるが、配置を行う際に、最終的な樹脂成形 体6の形状の一部を予め成形した予備成形体� �用いて、この予備成形体を積層物Lと共に成� ��型10内に配置することも可能である(例えば� ��4参照)。

 次に、例えば、図2(c)に示すように、下金 型11の側壁の内面に沿って上金型12を挿入す� �が、上金型12の下面には凸部12aが設けてある 。この凸部12aは、積層物Lの上側の第2金属層5 の開孔5aを閉塞させる大きさの上面を有し、� ��々の開孔5aに対向する位置に設けている。� �して、下金型11の凸部11aと上金型12凸部12aと� ��、金属層4,5を加圧した状態で、積層物Lを成 形型10内に配置する。その際、第1金属層4及� �第2金属層5の突出部4b,5bが成形型10の内部空� �から外側に配置されるようにしてもよい。

 その状態で、成形型10内に樹脂(「樹脂」� ��は樹脂の原料液や未硬化物を含む)を注入す るが、露出部(例えば開孔4a,5a)が凸部11aと凸� �12aによって閉塞されているため、図2(d)に示� ��ように、得られた成形体では第1電極層2及� �第2電極層3が開孔6aから露出する。また、樹� ��の注入により、固体高分子電解質層1、電極 層2,3、第1金属層4及び第2金属層5を、インサ� �ト形成により一体化することができる。

 [第2実施形態]
  本発明に係る燃料電池の別の実施形態を� �面を用いて説明する。図8は、本発明の燃料� ��池の一例を示す図であり、(a)は上面図、(b)� ��そのI-I矢視断面図、(c)はそのII-II矢視断面� �である。

 本発明の燃料電池は、図8に示すように、 複数の単位セルCを備え、何れかの単位セルC1 と他の単位セルC2の導電層同士を、接続部に� ��り電気的に接続している。この実施形態で� ��、単位セルC1の第1導電層(第1金属層4)と、単 位セルC2の第2導電層(第2金属層5)とを電気的� �接続(直列接続)する例を示すが、本発明では 、何れかの単位セルC1と他の単位セルC2の導� �層同士を、並列接続することも可能である� �その場合、何れかの単位セルC1と他の単位セ ルC2の第1導電層同士及び第2導電層同士が電� �的に接続される。もちろん、並列接続と直� �接続とを組み合わせることも可能である。

 なお、接続する単位セルCの数としては、 要求される電圧又は電流に応じて、設定する ことが可能である、この実施形態では2つの� �位セルCを接続する例を示す。

 本発明における各々の単位セルCは、固体 高分子電解質層1と、この固体高分子電解質� �1の両側に設けられた第1電極層2及び第2電極� ��3と、これら電極層2,3の更に外側に各々配置 された第1導電層及び第2導電層とを有する。� ��の実施形態では、第1導電層及び第2導電層� �、第1電極層2及び第2電極層3を部分的に露出� ��せる露出部を有する第1金属層4及び第2金属� ��5とからなる例を示す。以下、第1実施形態� �相違する部分について述べるが、他の部分� �前述の第1実施形態と同様である。

 本発明の燃料電池は、図8に示すように、 何れかの単位セルCと他の単位セルCの導電層� ��士を電気的に接続する接続部Jを備えている が、直列接続の場合、何れかの単位セルCの� �1導電層と他の単位セルCの第2導電層とが電� �的に接続される。この実施形態では、隣り� �う前記単位セルCの一方の第1導電層(金属層4) と、他方の第2導電層(金属層5)と、接続部Jと� ��、連続する金属板からなる金属層で形成さ� ��ている例を示す。

 この実施形態では、接続部Jが中央に段差 部を有する長方形となっているが、接続部J� �形状は何れでもよく、また、部分的に樹脂� �形体6の外部に突出する形状でもよい。イン� ��ート形成する際には、積層物を成形型内に� ��置固定する必要があり、位置固定の際には� ��続部Jが部分的に樹脂成形体6の外部に突出� �る形状であることが好ましい。

 接続部Jは、隣り合う単位セルC同士を直� �に接続するものであり、第1金属層4及び第2� �属層5と一体化した金属板になっている。第1 金属層4及び第2金属層5を独立して配置する代 わりに、この金属板を用いることにより、こ れを成形型内に配置するだけで、単位セルC� �直列に接続された燃料電池を製造すること� �できる。

 金属板は、図8(c)に示すように、相互に平 行な面内に隣接して配置された第1金属層4及� ��第2金属層5が、同じ面内で外側に各々延設� �れ、段差部によって連結一体化してある。� �のような段差部は、金属板を板金加工する� �とで作製することができる。

 本発明の燃料電池は、図8に示すように、 以上のような単位セルC及び接続部Jをインサ� ��ト成形により一体化した樹脂成形体6を備え ている。樹脂成形体6は、第1電極層2及び第2� �極層3に気体又は液体を供給するための供給� ��を有することが好ましく、この供給部は、� ��1金属層4又は第2金属層5の露出部に対応する 位置に設けられた開孔6aであることが好まし� ��。

 以上のような燃料電池は、例えば本発明� ��製造方法により製造することができる。即� ��、本発明の燃料電池の製造方法は、図2(a)~(d )に示すように、固体高分子電解質層1、その� ��側に配される第1電極層2及び第2電極層3、並 びにそれらの外側に配される第1導電層及び� �2導電層を含む積層物Lの複数を、何れかの積 層物Lと他の積層物Lの導電層同士を接続部Jに より電気的に接続した状態で成形型10内に配� ��する工程を含む。直列接続の場合、隣り合� ��積層物Lの一方の第1導電層と他方の第2導電� ��とが接続され、並列接続の場合、隣り合う� ��層物Lの一方の第1導電層と他方の第1導電層� ��が接続されると共に、一方の第2導電層と他 方の第2導電層とが接続される。

 この実施形態では、第1導電層及び第2導� �層が第1電極層2及び第2電極層3を部分的に露� ��させる露出部(例えば開孔4a,5a)を有する第1� �属層4及び第2金属層5であり、その露出部が� �形型10の凸部11a,12aにより閉塞した状態で成� �型10内に配置する例を示す。

 単位セルCを構成する積層物Lは、その複� �を同じ面内に並設してもよく、またL字型の2 辺、正方形又は長方形の2辺~4辺、三角形の2� �~3辺などの各辺に配置してもよい。この実施 形態では、2つの積層物Lを同じ面内に並設す� ��例を示す。

 また、本発明の燃料電池の製造方法は、� ��記の成形型10内に樹脂を注入することで、� �層物L及び前記接続部Jを一体化する樹脂成形 体6を成形する工程を含む。この実施形態で� �、第1金属層4及び第2金属層5を両側から加圧� ��た状態で、その成形型10内に樹脂を注入す� �ことで、第1電極層2及び第2電極層3に気体又� ��液体を供給するための供給部を有し、積層� ��Lを一体化する樹脂成形体6を成形する工程� �含む例を示す。つまり、前記供給部に相当� �る開孔6aを除いて、積層物Lのほぼ全体を樹� �成形体6で覆う例を示す。

 まず、例えば、図2(a)に示すように、各々 の単位セルCの形成領域の底面に、凸部11aを� �する下金型11を準備する。この実施形態では 、成形型10を分割構造にして分割した型部材� ��内面に凸部11a,12aを設け、その凸部11a,12aを� �1金属層4及び第2金属層5圧接させる場合の例� ��示す。凸部11aは、積層物Lの下側の第1金属� �4の開孔4aを閉塞させる大きさの上面を有し� �各々の開孔4aに対向する位置に設けている。 下金型11は、底面の周囲に側壁を有しており� ��側壁の内面に沿って上金型12が挿入できる� �

 下金型11(又は上金型12)には、樹脂の注入� ��11bが設けられているが、注入口11bは複数設� ��てもよい。また、成型時の樹脂の流れを良� ��にするために、樹脂の小排出口を1箇所以上 に設けてもよい。

 更に、第1金属層4及び第2金属層5の突出部 4b,5bを、成形後に樹脂成形体6から露出させる ために、下金型11の側壁は分割構造になって� ��る(図示省略)。積層物Lを成形型10内に配置� �る際に、下金型11の側壁に設けた矩形の切欠 き部に、第1金属層4及び第2金属層5の突出部4b ,5bが位置決めされ、その突出部4b,5bを型部材� ��押さえる構造になっている。これにより、� ��出部4b,5bを樹脂成形体6から露出させること� ��できる。

 次に、例えば、図2(b)に示すように、積層 物Lの複数を下金型11の底面に配置する。その 際、各々の単位セルCの形成領域の底面に形� �された凸部11aの上面が、各々の積層物Lの第1 金属層4の開孔4aを閉塞可能な位置に配置する 。

 本発明では、隣り合う積層物Lの一方の第 1導電層と他方の第2導電層とを接続部Jにより 電気的に接続した状態で成形型10内に配置す� ��。この実施形態では、隣り合う積層物Lの一 方の第1導電層(金属層4)と、他方の第2導電層( 金属層5)と、接続部Jとが、連続する金属板か らなる金属層で形成されている例を示す。

 積層物Lを配置する際には、各層の一部又 は全部が一体化されていてもよく、一体化さ れていなくてもよい。また、一部が一体化さ れていない場合、各層を別々に配置しても、 同時に配置してもよい。配置する積層物Lの� �成は、前述の通りであるが、配置を行う際� �、最終的な樹脂成形体6の形状の一部を予め� ��形した予備成形体を用いて、この予備成形� ��を積層物Lと共に成形型10内に配置すること� ��可能である(例えば図4参照)。

 次に、例えば、図2(c)に示すように、下金 型11の側壁の内面に沿って上金型12を挿入す� �が、上金型12の各々の単位セルCを形成する� �域の下面には、凸部12aが設けてある。この� �部12aは、積層物Lの上側の第2金属層5の開孔5a を閉塞させる大きさの上面を有し、各々の開 孔5aに対向する位置に設けている。そして、� ��金型11の凸部11aと上金型12凸部12aとで、金属 層4,5を加圧した状態で、積層物Lを成形型10内 に配置する。その際、第1金属層4及び第2金属 層5の突出部4b,5bが成形型10の内部空間から外� ��に配置されるようにしてもよい。

 その状態で、成形型10内に樹脂(「樹脂」� ��は樹脂の原料液や未硬化物を含む)を注入す るが、露出部(例えば開孔4a,5a)が凸部11aと凸� �12aによって閉塞されているため、図2(d)に示� ��ように、得られた成形体では第1電極層2及� �第2電極層3が開孔6aから露出する。また、樹� ��の注入により、固体高分子電解質層1、電極 層2,3、第1金属層4及び第2金属層5を含む積層� �Lの複数を、インサート形成により一体化す� ��ことができる。

 この実施形態では、隣り合う前記単位セ� ��の一方の第1導電層と、他方の第2導電層と� �前記接続部とが、連続する金属板からなる� �属層で形成されている例を示したが、本発� �における接続部は、一方の第1導電層と他方� ��第2導電層とを電気的に接続できるものであ れば、何れでもよい。

 例えば、一方の第1導電層と他方の第2導� �層とを、別の部材で電気的に接続すること� �可能である。例えば、金属ワイヤ等の部材� �用いてソルダ接続することも可能である。� �た、接続部を構成する部材と、導電層とは� �機械的に接触することで、電気的に接続さ� �ていてもよい。例えば、金属板等の部材を� �いて導電層と接触させて、樹脂成形体によ� �一体させることで、一方の第1導電層と他方� ��第2導電層とを、電気的に接続することも可 能である。

 この実施形態では、複数の単位セルが同� ��面内に配置される例を示したが、各々の単� ��セルは、立体的に配置することも可能であ� ��。例えば、各々の単位セルを、L字型の2辺� �正方形又は長方形の2辺~4辺、三角形の2辺~3� �などの各辺に配置してもよい。

 このように各々の単位セルを立体的に配� ��する場合、インサート形成時に立体的に成� ��する方法と、可とう性の材料を使用してイ� ��サート形成時には平面的に成形した後、こ� ��を立体的に変形させる方法とがある。

 前者の場合には、隣り合う前記単位セル� ��一方の第1導電層と、他方の第2導電層と、� �記接続部とが連続する金属板が、隣り合う� �記単位セルの角度に応じて、屈折している� �とが好ましい。例えば、正方形(四角柱)の4� �に単位セルを配置する場合、上記金属板は� �約90°の角度で屈折される。

 このような金属板を使用して、単位セル� ��構成する積層物を、四角柱のキャビティを� ��する成形型10内の4辺に各々配置して、各々� ��電気的に接続した状態で、インサート形成� ��る方法により、四角柱の4辺に単位セルが配 置された燃料電池を製造することができる。

 [別実施形態]
 (1)第2実施形態では、樹脂成形体中に2つの� �位セルを含み、接続部が樹脂成形体の外部� �突出しない燃料電池の例を示したが、本発� �では、図3(a)~(c)に示すように、樹脂の成形体 中に3つ以上の単位セルを含むものでもよい� �この実施形態では、第1金属層4と第2金属層5� ��接続部Jとが連続し、部分的に樹脂成形体の 外部に突出する金属板を用いて、4つの単位� �ルC1~C4を接続した例を示す。

 各単位セルC1~C4の構成は基本的には、前� �の通りであるが、金属層の突出部4b,5bと、第 1金属層4及び第2金属層5を一体化した金属板� �が相違している。この実施形態では、各単� �セルC1~C4が直列に接続されているため、金属 層の突出部4b,5bは、単位セルC1と単位セルC4と にだけ設けられている。つまり、単位セルC1� ��第1金属層4の突出部4bと、単位セルC4の第2金 属層5の突出部5bとだけが存在する。金属層の 突出部4b,5bの必要性や形状等は、前述の通り� ��ある。

 第1金属層4及び第2金属層5を接続部Jを介� �て一体化した金属板は、隣り合う単位セルC� ��士を直列に接続するための部材である。第1 金属層4及び第2金属層5を独立して配置する代 わりに、この金属板を用いることにより、こ れを成形型10内に配置するだけで、単位セルC 1~C4が直列に接続された燃料電池を製造する� �とができる。

 金属板は、図3(c)に示すように、相互に平 行な面内に隣接して配置された第1金属層4及� ��第2金属層5が、同じ面内で外側に各々延設� �れた延出部4j,5jを有しており、延出部4j,5jを� ��差部4sによって連結一体化してある。この� �うな段差部は、金属板を板金加工すること� �作製することができる。なお、並列接続を� �う場合、例えば、同じ面内に隣接して配置� �れた第1金属層4同士(又は第2金属層5同士)が� �延設された延出部により連結一体化した金� �板を使用することができる。

 (2)先の実施形態では、予備成形体を使用� ��ずに、上下の成形型の凸部により開孔を形� ��する例を示したが、本発明では、図4に示す ように、予め開孔6aを形成した予備成形体7を 使用して、一方の成形型12のみの凸部12aによ� ��開孔6aを形成するようにしてよい。このよ� �な予備成形体7を使用することで、積層物Lを 成形型10内に配置する際の位置決めを容易に� ��、樹脂成形体6の開孔6aの形成を容易にする� ��とができる。なお、予備成形体7を使用する 場合、これによって一方の金属層が加圧され 、他方の金属層は成形型の凸部により加圧さ れる。

 まず、図4(a)に示すように、予備成形体7� �予め成形する。予備成形体7は、樹脂成形体6 の開孔6aに相当する開孔7aを有している。つ� �り、この開孔7aは、後の樹脂成形の際に開孔 7aが維持される。予備成形体7の外形は特に限 定されないが、インサート形成後の樹脂成形 体6より小さく、固体高分子電解質層1より若� ��大きい程度でよい。

 また、予備成形体7は、第1金属層4を位置� ��めするための段差部7b又は電極層2,3及び固� �高分子電解質層1を位置決めするための段差� ��7cを有することが好ましい。また、第2金属� ��5の突出部5bを支持するための支持部7dを有� �ることが好ましい。

 次に、図4(b)に示すように、予備成形体7� �成形型(図示省略)内に配置し、更に第1金属� �4を段差部7bに沿って位置決め配置する。こ� �とき、第1金属層4の開孔4aの位置は、予備成� ��体7の開孔7aの位置と略一致する。

 次に、図4(c)~(e)に示すように、予備成形� �7の段差部7cに沿って、第1電極層2、固体高分 子電解質層1、及び第2電極層3を、順次位置決 めして配置する。その際、予めこれらが積層 一体化されたものを位置決め配置してもよい 。その際、段差部7cの大きさに少し余裕をも� ��せることで、後に樹脂を注入した際に、電� ��層2,3の外周及び前記固体高分子電解質層1の 外周を封止することができる。

 次に、図4(f)に示すように、第2金属層5を� ��層配置する。このとき、第2金属層5の突出� �5bは、支持部7dによって支持され、また、第2 金属層5の開孔5aが、上金型12の下面に設けた� ��部12aの位置と略一致するように配置される� ��

 次に、図4(g)に示すように、セット後の成 形型内に樹脂を注入して、予備成形体7が樹� �成形体6と一体化した燃料電池を成形する。� ��のとき、開孔5aが凸部12aによって閉塞され� �おり、また、予備成形体7の開孔7aが樹脂で� �がれないため、得られた成形体では第1電極� ��2及び第2電極層3が開孔6aから露出する。な� �、予備成形体7によって一方の金属層4が加圧 され、他方の金属層5は成形型10の凸部12aによ り加圧されるため、第1金属層4及び第2金属層 5を両側から加圧した状態で、樹脂成形体6に� ��り一体化された構造となる。

 (3)先の実施形態では、金属層の露出部に� ��当する開孔の大きさが、樹脂の開孔の大き� ��より小さい例を示したが、図5(a)に示すよう に、金属層4,5の開孔4a,5aの大きさより、樹脂� ��形体6の開孔6aの大きさを小さくすることも� ��能である。その場合、開孔4a,5aから露出す� �電極層2,3の一部(例えば周囲)が樹脂成形体6� �より封止されるため、樹脂成形体6と電極層2 ,3との接着力によって、電極層2,3と金属層4,5� ��の密着性を高めることができる。開孔4a,5a� �大きさより、樹脂成形体6の開孔6aの大きさ� �小さくするには、上面の大きさが開孔4a,5aの 大きさより小さい凸部を形成した成形型を使 用して、その凸部が電極層2,3と接触した状態 で、樹脂による封止を行えばよい。

 上記の場合、金属層4,5の開孔4a,5aの周囲� �対して、樹脂成形体6の開孔6aに相当する部� �を利用して、成型時に加圧できない。この� �め、図5(b)に示すように、金属層4,5の開孔4a,5 a以外の部分を、例えば別のピンを用いて成� �時に加圧することで、第1金属層4及び第2金� �層5を両側から加圧した状態で、樹脂成形体6 により一体化することができる。このような 加圧を行う場合、ピン等を圧接した部分に加 圧用開孔6bが形成される。

 更に、図5(c)に示すように、発電に寄与し ない貫通孔6cを樹脂成形体6に設けることも可 能である。この貫通孔6cは、固体高分子電解� ��層1、電極層2,3等にも貫通孔を設けておき、 その孔より小さい貫通孔6cを設けて、その周� ��の樹脂成形体6により電極層2,3等を一体化し たものである。この貫通孔6cによると、その� ��囲の樹脂成形体6によって、固体高分子電解 質層1、電極層2,3、及び金属層4,5が一体化す� �ため、電極層2,3と金属層4,5との圧接力を高� �ることができる。

 このような発電に寄与しない貫通孔6cは� �発電のための電極層2,3の露出部と共に設け� �れる。また、貫通孔6c以外の部分を、例えば 別のピン等を用いて成型時に加圧することで 、第1金属層4及び第2金属層5を両側から加圧� �た状態で、樹脂成形体6により一体化するこ� ��ができる。その場合にも、ピン等を圧接し� ��部分に加圧用開孔6bが形成される。

 (4)先の実施形態では、水素供給型の燃料� ��池の例を主に示したが、本発明に用いられ� ��燃料電池としては、燃料により発電可能な� ��料電池であれば何れでもよく、例えばメタ� ��ール改質型、ダイレクトメタノール型、炭� ��水素供給型などが挙げられる。その他の燃� ��を用いる燃料電池も各種知られており、そ� ��らを何れも採用できる。

 その場合、各種の燃料電池に応じた固体� ��分子電解質層、および電極層等が使用され� ��。例えば、ダイレクトメタノール型の場合� ��一般的には、ナフィオン系ではクロスオー� ��ーが大きくこれを抑止するために、芳香族� ��化水素系の固体高分子電解質を使うことが� ��ましい。また、電極層には触媒は二種混合( Pt、Ru)を使用することが好ましい。

 (5)先の実施形態では、第1金属層及び/又� �第2金属層の露出部の大きさと、開孔の大き� ��とがほぼ等しくなるように、樹脂成形体に� ��り一体化してある例を示したが、本発明で� ��、図7(a)~(b)に示すように、片面に1つの大き� ��開孔6aを設けることで、第1金属層4及び/又� �第2金属層5の複数の露出部の全数又は一部を 露出させるようにしてもよい。

 また、片面に2つ以上の大きな開孔6aを設� ��ることで、第1金属層4及び/又は第2金属層5� �複数の露出部の半数又はそれ以下を露出さ� �るようにしてもよい。つまり、本発明では1� ��の開孔6aから、2つ以上の露出部が露出する� ��うに成形してもよい。

 (6)先の実施形態では、第1導電層及び第2� �電層が、第1電極層及び第2電極層を部分的に 露出させる露出部を有する第1金属層及び第2� ��属層とからなる例を示したが、本発明では� ��露出部を有さない導電層を第1導電層及び/� �は第2導電層として使用することも可能であ� ��。その場合、ガス透過性やガス拡散性を有� ��る導電層が使用でき、このような導電層と� ��ては、例えば多孔質金属層、多孔質導電性� ��分子層、導電性ゴム層、導電性繊維層、導� ��性ペースト、導電性塗料などが挙げられる� ��

 (7)先の実施形態では、第1電極層及び第2� �極層が樹脂成形体の開孔から露出する例を� �したが、本発明では、樹脂成形体の開孔と� �1電極層又は第2電極層との間に、多孔質層を 介在させてもよい。多孔質層を介在させるに は、インサート成形に使用する積層物として 、金属層又は導電層の外側に多孔質層を予め 設けておけばよい。多孔質層と金属層又は導 電層とは予め接着等していてもよいが、積層 配置するだけでもよい。

 多孔質層を形成する材料としては、イン� ��ート成形時の温度に耐え得る多孔質膜、不� ��布、織布などが挙げられる。

 (8)先の実施形態では、第1電極層及び第2� �極層を外部に露出させる開孔を樹脂成形体� �設ける例を示したが、本発明では、樹脂成� �体の内部に気体又は液体を供給するための� �路を設けることも可能である。その場合、� �電層に接触する側の内面に流路を設けた予� �成形体を用いて、前述のようなインサート� �形を行うことで、その流路に電極層を露出� �せることができる。