CN109641230A - 涂敷装置以及涂敷方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的涂敷装置包括：支撑辊(10)，用于保持基材；驱动部，使支撑辊(10)旋转；喷嘴(41)，用于向保持在支撑辊(10)上的基材的表面喷出涂敷液；加热部，对涂敷在基材的表面的塗工液进行加热。另外，该涂敷装置还包括用于向喷嘴(41)的喷出口(411)附近吹送气体的气体吹送部(42)。因此，即使溶剂在喷出口(411)附近从涂敷液气化，也能够将含有该溶剂的蒸汽的气体置换为从气体吹送部(42)喷出的气体。因此，能够抑制从涂敷液气化的溶剂在喷嘴(41)的喷出口(411)附近凝聚。其结果，能够抑制因溶剂的凝聚所引起的塗工液的喷出不良。

Description

涂敷装置以及涂敷方法
技术领域
本发明涉及一种一边搬运长带状的基材，一边向基材的表面涂敷涂敷液的涂敷装置以及涂敷方法。
背景技术
近年来，燃料电池作为汽车或手机等的驱动电源备受关注。燃料电池是通过燃料中所含有的氢(H2)和空气中的氧气(O2)的电化学反应来产生电力的发电系统。与其他电池相比，燃料电池具有发电效率高且对环境的负荷小的特点。
燃料电池根据使用的电解质而具有几种类型。作为电解质使用离子交换膜(电解质膜)的固体高分子型燃料电池(PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell)就是其中之一。由于固体高分子型燃料电池能够常温下的动作以及小型轻量化，因此，期待着在汽车或便携设备上的应用。
通常，固体高分子型燃料电池具有层叠多个单元的结构。通过一对分隔板夹着膜电极接合体(MEA：Membrane-Electrode-Assembly)的两侧来构成一个单元。膜电极接合体具有电解质膜以及形成在电解质膜的两个面上的一对电极层。一对电极层的一方为阳极，另一方为阴极。若含有氢的燃料气体与阳极接触，并且空气与阴极接触，则通过电化学反应产生电力。
在制造上述膜电极接合体时，带状的基材即电解质膜被吸附并保持于具有多个吸附孔的吸附辊的外周面。并且，向保持于吸附辊的电解质膜的表面涂敷使含有铂(Pt)的催化剂粒子分散在乙醇等溶剂中的催化剂墨水(电极膏)。之后，通过使催化剂墨水干燥来形成电极层。
例如，在专利文献1记载有关于一边在辊的外周面保持带状的基材一边涂敷涂敷液的以往的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-70863号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1记载的装置中，向吸附于吸引加热辊的薄条状的薄膜的表面涂敷液体状的催化剂墨水，并通过加热来加热干燥该催化剂墨水(段落0030)。在这种装置中，在加热干燥催化剂墨水等涂敷液时产生的溶剂的蒸汽可能与喷出涂敷液的喷嘴接触，从而溶剂可能会凝聚于喷嘴。并且，当溶剂的液滴附着于喷嘴时，会容易发生涂敷液的喷出不良。
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种能够抑制从涂敷液气化的溶剂凝聚于喷出涂敷液的喷嘴的涂敷装置和涂敷方法。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本申请的第1发明提供一种涂敷装置，其一边搬运长带状的基材，一边向所述基材的表面涂敷涂敷液，其中，所述涂敷装置包括：支撑辊，具有用于保持所述基材的圆筒状的外周面；驱动部，使所述支撑辊旋转；喷嘴，具有喷出口，该喷出口朝向保持在所述支撑辊上的所述基材的表面喷出所述涂敷液；加热部，对涂敷于保持在所述支撑辊的所述基材的表面的所述涂敷液进行加热；以及气体吹送部，向所述喷出口的附近吹送气体。
本申请的第2发明，在第1发明的涂敷装置中，所述气体吹送部至少向在所述喷出口的所述支撑辊的旋转方向下游侧与所述喷出口相邻的空间吹送气体。
本申请的第3发明，在第1发明或第2发明的涂敷装置中，所述喷出口是沿所述基材的宽度方向延伸的狭缝状的开口，所述气体吹送部对所述喷出口的宽度方向的整个范围吹送所述气体。
本申请的第4发明，在第3发明的涂敷装置中，所述气体吹送部沿所述喷出口吹送所述气体。
本申请的第5发明，在第1发明至第4发明中任一发明的涂敷装置中，所述加热部从所述支撑辊的内部经由所述支撑辊的外周面对所述基材进行加热。
本申请的第6发明，在第1发明至第5发明中任一发明的涂敷装置中，从所述气体吹送部吹送的气体是清洁干燥空气或非活性气体。
本申请的第7发明，在第1发明至第6发明中任一发明的涂敷装置中，所述基材是电解质膜，所述涂敷液是电极材料。
本申请的第8发明提供一种涂敷方法，一边搬运长带状的基材，一边向所述基材的表面涂敷涂敷液，其中，一边通过支撑辊的旋转来搬运保持于圆筒状的所述支撑辊的外周面的所述基材，一边执行如下工序：a)工序，从喷嘴的喷出口向所述基材的表面喷出涂敷液，以及b)工序，对涂敷在所述基材的表面上的所述涂敷液进行加热，至少在执行所述工序b)中，向所述喷出口的附近吹送气体。
本申请的第9发明，在第8发明的涂敷方法中，在执行所述工序b)中，向在所述喷出口的所述支撑辊的旋转方向下游侧与所述喷出口相邻的空间吹送气体。
本申请的第10发明，在第8发明或第9发明的涂敷方法中，所述喷出口是沿所述基材的宽度方向延伸的狭缝状的开口，在执行所述工序b)中，对所述喷出口的宽度方向的整个范围吹送所述气体。
本申请的第11发明，在第10发明的涂敷方法中，在执行所述工序b)中，沿所述喷出口喷出所述气体。
本申请的第12发明，在第8发明至第111发明中任一发明的涂敷方法中，在所述工序b)中，从所述支撑辊的内部经由所述支撑辊的外周面对所述基材进行加热。
本申请的第13发明，在第8发明至第12发明中任一发明的涂敷方法中，在执行所述工序b)中，吹送清洁干燥空气或非活性气体。
发明效果
根据本申请的第1发明至第13发明，能够抑制从涂敷液气化的溶剂凝聚在喷嘴的喷出口附近。因此，能够抑制因溶剂的凝聚所引起的涂敷液的喷出不良。
特别地，根据本申请的第2发明和第9发明，在喷出口的下游侧与该喷出口相邻的空间，能够利用从气体吹送部供给的气体来置换从刚刚涂敷后的涂敷液气化的溶剂。由此，能够有效地抑制溶剂附着于喷嘴。
特别地，根据本申请的第3发明以及第10发明，能够在狭缝状的喷出口的整个宽度上抑制溶剂的喷出不良。
特别地，根据本申请的第4发明和第11发明，通过从喷出口的宽度方向的一侧吹送气体，能够容易向宽度方向的另一侧排出含有溶剂的气体。由此，能够在喷出口的附近高效地置换气体。其结果，能够更加有效地抑制溶剂凝聚于喷嘴。
特别地，根据本申请的第5发明和第12发明，能够在涂敷后立即开始涂敷液的干燥，且能够抑制溶剂凝聚于喷嘴。
附图说明
图1是表示膜电极接合体的制造装置的结构的图。
图2是吸附辊的下部附近的放大图。
图3是表示控制部与各部连接的框图。
图4是吸附辊、涂敷喷嘴以及气体吹送部的立体图。
图5是吸附辊、涂敷喷嘴以及气体吹送喷嘴的侧视图。
图6是变形例的吸附辊、涂敷喷嘴以及气体吹送部的立体图。
图7是变形例的吸附辊、涂敷喷嘴以及气体吹送部的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
<1.第一实施方式>
图1是表示包括本发明一实施方式的涂敷装置的膜电极接合体的制造装置1的结构的图。该制造装置1是在长带状的基材即电解质膜的表面形成电极层来制造固体高分子型燃料电池用的膜电极接合体的装置。如图1所示，本实施方式的膜电极接合体的制造装置1具有吸附辊10、多孔质基材供给回收部20、电解质膜供给部30、涂敷部40、干燥炉50、接合体回收部60以及控制部70。
吸附辊10是一边吸附并保持多孔质基材91和电解质膜92一边旋转的辊。吸附辊10是本发明的支撑辊的一个例子。吸附辊10具有的圆筒状的外周面，该外周面具有多个吸附孔。例如，吸附辊10的直径为30mm～1600mm。图2是吸附辊10的下部附近的放大图。如图2中的虚线所示，在吸附辊10上连接有具有马达等驱动源的旋转驱动部11。若使旋转驱动部11动作，则吸附辊10以沿水平方向延伸的轴心为中心进行旋转。
吸附辊10的材料可使用例如多孔质碳或多孔质陶瓷等多孔质材料。作为多孔质陶瓷的具体例子，可举出氧化铝(Al2O3)或碳化硅(SiC)的烧结体。多孔质的吸附辊10的气孔直径例如为5μm以下，气孔率例如为15％～50％。
此外，就吸附辊10的材料而言，也可以使用金属来替代多孔质材料。作为金属的具体例子，可举出SUS等不锈钢或铁。在使用金属来作为吸附辊10的材料的情况下，通过加工在吸附辊10的外周面形成微小的吸附孔即可。为了防止吸附痕的产生，优选地，吸附孔的直径为2mm以下。
在吸附辊10的端面设置有吸引口12。吸引口12与未图示的吸引机构(例如，排气泵)连接。若使吸引机构动作，则在吸附辊10的吸引口12产生负压。并且，通过吸附辊10内的气孔，在吸附辊10的外周面设置的多个吸附孔也产生负压。多孔质基材91和电解质膜92通过该负压，被吸附并保持在吸附辊10的外周面，并且通过吸附辊10的旋转圆弧状地被搬运。此外，在图1和图2的例子中，多孔质基材91和电解质膜92一边被吸附保持在吸附辊10的外周面一边被搬运的角度范围在以吸附辊10的轴心为中心的大约270°的范围内。
另外，如图2中的虚线所示，在吸附辊10的内部设置有多个加热流路13。从未图示的热介质供给机构向加热流路13供给高温的热介质。作为热介质例如使用被加热至比环境温度高的温度的水或油。在制造装置1动作时，从在加热流路13流动的热介质经由吸附辊10的外周面和多孔质基材91向电解质膜92传导热。其结果，在电解质膜92的表面加热后述的电极材料。
多孔质基材供给回收部20是向吸附辊10供给长带状的多孔质基材91，并且回收使用后的多孔质基材91的部位。多孔质基材91是具有多个细微的气孔且能够通气的基材。优选地，多孔质基材91由难以产生粉尘的材料形成。如图1所示，多孔质基材供给回收部20具有多孔质基材供给辊21、多个多孔质基材搬入辊22、多个多孔质基材搬出辊23以及多孔质基材回收辊24。多孔质基材供给辊21、多个多孔质基材搬入辊22、多个多孔质基材搬出辊23以及多孔质基材回收辊24均与吸附辊10平行地配置。
供给前的多孔质基材91卷绕在多孔质基材供给辊21上。多孔质基材供给辊21借助省略图示的马达的动力来进行旋转。若多孔质基材供给辊21旋转，则从多孔质基材供给辊21送出多孔质基材91。送出的多孔质基材91一边被多个多孔质基材搬入辊22引导，一边沿规定的搬入路径被搬运至吸附辊10的外周面。并且，多孔质基材91一边被吸附并保持在吸附辊10的外周面，一边通过吸附辊10的旋转而被圆弧状地搬运。此外，在图2中，为了容易理解，以隔开间隔的方式示出了吸附辊10和被保持在吸附辊10上的多孔质基材91。
多孔质基材91以吸附辊10的轴心为中心被搬运180°以上，优选被搬运270°以上。之后，多孔质基材91从吸附辊10的外周面离开。从吸附辊10离开的多孔质基材91一边被多个多孔质基材搬出辊23引导，一边沿规定的搬出路径被搬运至多孔质基材回收辊24。多孔质基材回收辊24借助省略图示的马达的动力来进行旋转。由此，使用后的多孔质基材91被卷绕在多孔质基材回收辊24上。
电解质膜供给部30是向吸附辊10的周围供给由电解质膜92和第一支撑膜93双层构成的层叠基材94，并且从电解质膜92剥离第一支撑膜93的部位。
电解质膜92使用例如氟系或烃系的高分子电解质膜。作为电解质膜92的具体例子，可举出含有全氟碳磺酸的高分子电解质膜(例如，美国DuPont公司制造的Nafion(注册商标)、旭硝子(株)制造的Flemion(注册商标)、旭化成(株)制造的Aciplex(注册商标)、戈尔(Gore)公司制造的Goreselect(注册商标))。电解质膜92的膜厚例如在5μm～30μm范围内。电解质膜92因大气中的湿气而溶胀，另一方面，若湿度变低则电解质膜92收缩。即，电解质膜92具有随着大气中的湿度而容易变形的性质。
第一支撑膜93是用于抑制电解质膜92的变形的膜。第一支撑膜93的材料使用机械强度高于电解质膜92且形状保持功能优异的树脂。作为第一支撑膜93的具体例子，可举出PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)或PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的膜。第一支撑膜93的膜厚例如为25μm～100μm。
如图1所示，电解质膜供给部30具有层叠基材供给辊31(电解质膜供给辊)、多个层叠基材搬入辊32、剥离辊33、多个第一支撑膜搬出辊34以及第一支撑膜回收辊35。层叠基材供给辊31、多个层叠基材搬入辊32、剥离辊33、多个第一支撑膜搬出辊34以及第一支撑膜回收辊35均与吸附辊10平行地配置。
供给前的层叠基材94以第一支撑膜93成为外侧的方式卷绕在层叠基材供给辊31上。在本实施方式中，预先在电解质膜92的与第一支撑膜93相反一侧的面(以下，称为“第一面”)形成电极层(以下，称为“第一电极层9a”)。在与该制造装置1不同的装置中，第一电极层9a通过如下方式形成：一边以辊对辊方式原封不动地搬运由第一支撑膜93和电解质膜92双层构成的层叠基材94，一边间歇地将电极材料涂敷在电解质膜92的第一面，并使所涂敷的电极材料干燥。
层叠基材供给辊31借助省略图示的马达的动力来进行旋转。若层叠基材供给辊31旋转，则从层叠基材供给辊31送出层叠基材94。送出的层叠基材94一边被多个层叠基材搬入辊32引导，一边沿规定的搬入路径被搬运至剥离辊33。
剥离辊33是用于从电解质膜92剥离第一支撑膜93的辊。剥离辊33具有圆筒状的外周面，该外周面的直径小于吸附辊10的直径。剥离辊33的至少外周面由弹性体形成。剥离辊33在吸附辊10的旋转方向上的比相对于吸附辊10的多孔质基材91的导入位置稍微靠下游侧的位置处与吸附辊10相邻配置。另外，剥离辊33通过省略图示的气缸向吸附辊10侧被加压。
如图2所示，通过多个层叠基材搬入辊32搬入的层叠基材94被导入吸附辊10与剥离辊33之间。此时，电解质膜92的第一面和第一电极层9a一起与保持在吸附辊10上的多孔质基材91的表面接触，第一支撑膜93与剥离辊33的外周面接触。另外，层叠基材94通过从剥离辊33接收的压力而被推向吸附辊10侧。因来自于吸附辊10的吸引力，在保持于吸附辊10的多孔质基材91的表面产生负压。电解质膜92因负压而被吸附在多孔质基材91的表面上。并且，电解质膜92与多孔质基材91一起一边被保持于吸附辊10，一边通过吸附辊10的旋转圆弧状地被搬运。此外，在图2中，为了容易理解，以隔开间隔的方式示出了保持于吸附辊10的多孔质基材91、电解质膜92以及第一电极层9a。
这样一来，在本实施方式中，使多孔质基材91介于吸附辊10的外周面与电解质膜92之间。因此，吸附辊10的外周面与在电解质膜92的第一面形成的第一电极层9a不会直接接触。因此，能够防止第一电极层9a的一部分附着在吸附辊10的外周面或异物从吸附辊10的外周面转载至电解质膜92。
另一方面，通过吸附辊10与剥离辊33之间的第一支撑膜93从吸附辊10离开之后，向多个第一支撑膜搬出辊34侧被搬运。由此，从电解质膜92剥离第一支撑膜93。其结果，与电解质膜92的第一面相反一侧的面(以下，称为“第二面”)露出。被剥离的第一支撑膜93一边被多个第一支撑膜搬出辊34引导，一边沿规定的搬出路径被搬运至第一支撑膜回收辊35。第一支撑膜回收辊35借助省略图示的马达的动力来进行旋转。由此，第一支撑膜93卷绕在第一支撑膜回收辊35上。
涂敷部40是在吸附辊10的周围将电极材料(涂敷液)涂敷在电解质膜92的表面的机构。电极材料例如使用使含有铂(Pt)的催化剂粒子分散在乙醇等溶剂中的催化剂墨水。如图1所示，涂敷部40具有涂敷喷嘴41。涂敷喷嘴41在由吸附辊10搬运电解质膜92的搬运方向上比剥离辊33更靠下游侧设置。涂敷喷嘴41具有与吸附辊10的外周面相对的喷出口411。喷出口411是沿保持于吸附辊10的电解质膜92的宽度方向水平地延伸的狭缝状的开口。
涂敷喷嘴41与省略图示的电极材料供应源连接。若驱动涂敷部40，则电极材料从电极材料供应源通过配管向涂敷喷嘴41供给。并且，从涂敷喷嘴41的喷出口411向电解质膜92的第二面喷出电极材料。由此，在电解质膜92的第二面上涂敷有电极材料。
在本实施方式中，通过以恒定的周期开闭与涂敷喷嘴41连接的阀，从涂敷喷嘴41的喷出口411断断续续地喷出电极材料。由此，在搬运方向上以恒定的间隔将电极材料间歇地涂敷在电解质膜92的第二面上。但是，也可以通过连续地打开阀，在搬运方向上无间断地将电极材料涂敷在电解质膜92的第二面上。
此外，就电极材料中的催化剂粒子而言，使用在高分子形燃料电池的阳极或阴极引起燃料电池反应的材料。具体而言，可将铂(Pt)、铂合金、铂化合物等粒子用作催化剂粒子。例如，作为铂合金的例子，可举出从由钌(Ru)、钯(Pd)、镍(Ni)、钼(Mo)、铱(Ir)、铁(Fe)等构成的组中选择的至少一种金属与铂的合金。一般而言，阴极用的电极材料使用铂，阳极用的电极材料可使用铂合金。从涂敷喷嘴41喷出的电极材料可以是阴极用的材料，也可以是阳极用的材料。但是，在电解质膜92d的表里形成的电极层9a、9b使用彼此极性相反的电极材料。
涂敷部40的涂敷喷嘴41或配管需要定期地进行分解清洗等维护。因此，该制造装置1具有用于进行涂敷部40的维护的维护空间80。在本实施方式中，维护空间80配置于涂敷部40与第一支撑膜回收辊35之间。当进行涂敷部40的维护时，操作者89站在设置于维护空间80的立脚点801之上进行构成涂敷部40的部件的清洗等。
干燥炉50是向电解质膜92的第二面吹送被加热的气体(热风)的部位。本实施方式的干燥炉50在由吸附辊10搬运电解质膜92的搬运方向上比涂敷部40更靠下游侧配置。另外，干燥炉50沿吸附辊10的外周面圆弧状地设置。干燥炉50从设置在与吸附辊10相对的面的吹出口朝向电解质膜92的第二面吹送热风。
在该制造装置1中，在电解质膜92通过涂敷部40之后，通过从加热流路13传导的热来加热涂敷在电解质膜92的第二面上的电极材料。由此，电极材料中的溶剂气化，从而使电极材料干燥。另外，干燥炉50通过吹送热风来辅助性地加热电极材料。由此，能够进一步促进电极材料的干燥。涂敷在电解质膜92的第二面上的电极材料通过干燥而变为电极层(以下，称为“第二电极层9b”)。其结果，能够得到由电解质膜92、第一电极层9a以及第二电极层9b构成的膜电极接合体95。
如上所述，在本实施方式中，设置于吸附辊10的内部的加热流路13和干燥炉50构成用于加热涂敷在电解质膜92的第二面上的电极材料的加热部。但是，也可以省略加热流路13以及干燥炉50中的任一个。另外，在吸附辊10的内部也可以设置通过通电进行发热的加热器来作为加热部，以替代加热流路13。
接合体回收部60是用于将第二支撑膜96贴在膜电极接合体95上并回收膜电极接合体95的部位。如图1所示，接合体回收部60具有第二支撑膜供给辊61、多个第二支撑膜搬入辊62、层压辊63、多个接合体搬出辊64以及接合体回收辊65。第二支撑膜供给辊61、多个第二支撑膜搬入辊62、层压辊63、多个接合体搬出辊64以及接合体回收辊65均与吸附辊10平行地配置。
供给前的第二支撑膜96卷绕在第二支撑膜供给辊61上。第二支撑膜供给辊61借助省略图示的马达的动力来进行旋转。若第二支撑膜供给辊61旋转，则从第二支撑膜供给辊61送出第二支撑膜96。送出的第二支撑膜96一边被多个第二支撑膜搬入辊62引导，一边沿规定的搬入路径被搬运至层压辊63。
第二支撑膜96的材料使用机械强度比电解质膜92更高且形状保持功能优异的树脂。作为第二支撑膜96的具体例子，可举出PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)或PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的膜。第二支撑膜96的膜厚例如为25μm～100μm。第二支撑膜96也可以与第一支撑膜93相同。另外，也可以将卷绕在第一支撑膜回收辊35上的第一支撑膜93作为第二支撑膜96从第二支撑膜供给辊61送出。
层压辊63是用于将第二支撑膜96贴在膜电极接合体95上的辊。层压辊63的材料使用例如耐热性高的橡胶。层压辊63具有圆筒状的外周面，该外周面的直径小于吸附辊10的直径。层压辊63在吸附辊10的旋转方向上比干燥炉50更靠下游侧且比多孔质基材91从吸附辊10离开的位置更靠上游侧处与吸附辊10相邻配置。另外，层压辊63借助省略图示的气缸向吸附辊10侧被加压。
如图2所示，在层压辊63的内部设置有通过通电来进行发热的加热器631。例如，加热器631可使用护套式加热器。当向加热器631通电时，层压辊63的外周面被加热器631所产生的热调节为高于环境温度的规定的温度。此外，也可以使用辐射温度計等温度传感器来测量层压辊63的外周面的温度，并基于该测量结果，控制加热器631的输出，以使层压辊63的外周面变为恒定的温度。
如图2所示，由多个第二支撑膜搬入辊62搬入的第二支撑膜96被导入在吸附辊10的周围搬运的膜电极接合体95与层压辊63之间。此时，第二支撑膜96通过来自于层压辊63的压力，被按压至膜电极接合体95，并且被层压辊63的热加热。其结果，第二支撑膜96被贴在电解质膜92的第二面上。在电解质膜92的第二面形成的第二电极层9b被夹在电解质膜92与第二支撑膜96之间。
通过吸附辊10与层压辊63之间的带有第二支撑膜96的膜电极接合体95朝向离开吸附辊10的方向被搬运。由此，从多孔质基材91剥离膜电极接合体95。
另外，在本实施方式中，在层压辊63的附近配置有按压辊632。按压辊632在膜电极接合体95的搬运方向上比吸附辊10与层压辊63之间的间隙更靠下游侧处与层压辊63相邻配置。另外，按压辊632借助省略图示的气缸向层压辊63侧被加压。从多孔质基材91离开的带有第二支撑膜96的膜电极接合体95接着通过层压辊63与按压辊632之间。由此，提高第二支撑膜96与电解质膜92的第二面的紧贴性。
之后，带有第二支撑膜96的膜电极接合体95一边被多个接合体搬出辊64引导，一边沿规定的搬出路径被搬运至接合体回收辊65。接合体回收辊65借助省略图示的马达的动力来进行旋转。由此，带有第二支撑膜96的膜电极接合体95以第二支撑膜96成为外侧的方式卷绕在接合体回收辊65上。
这样，在本实施方式的制造装置1中，依次执行以下各工序：从层叠基材供给辊31送出层叠基材94、从电解质膜92剥离第一支撑膜93、对电解质膜92涂敷电极材料、电极材料的干燥、向电解质膜92贴付第二支撑膜96、向接合体回收辊65卷绕膜电极接合体95。由此，制造用于固体高分子型燃料电池的电极的膜电极接合体95。电解质膜92始终被保持在第一支撑膜93、吸附辊10或者第二支撑膜96上。由此，能够抑制制造装置1中的电解质膜92的溶胀/收缩等变形。
控制部70是用于控制制造装置1内的各部的动作的机构。图3是表示控制部70和制造装置1内的各部的连接的框图。如图3中示意性地所示，控制部70由具有CPU等运算处理部71、RAM等存储器72以及硬盘驱动器等存储部73的计算机构成。在存储部73内安装有用于执行膜电极接合体的制造处理的计算机程序P。
另外，如图3所示，控制部70与上述吸附辊10的旋转驱动部11、吸附辊10的吸引机构、对加热流路1的供给热介质的热介质供给机构、多孔质基材供给辊21的马达、多孔质基材回收辊24的马达、层叠基材供给辊31的马达、剥离辊33的气缸、第一支撑膜回收辊35的马达、涂敷部40、干燥炉50、第二支撑膜供给辊61的马达、层压辊63的气缸、层压辊63的加热器631、按压辊632的气缸以及接合体回收辊65的马达以分别能够通信的方式连接。另外，控制部70与后述的气体吹送部42也以能够通信的方式连接。
控制部70临时读取存储于存储部73的计算机程序P或临时读取存储器72中的数据，并基于该计算机程序P通过运算处理部71进行的运算处理，由此，控制上述各个部的动作。由此，进行制造装置1中的膜电极接合体的制造处理。
<2.关于气体吹送部>
在该制造装置1中，在从涂敷部40向电解质膜92的第二面涂敷电极材料之后，直接通过来自加热流路13的热开始电极材料的干燥。因此，在靠近涂敷喷嘴41的喷出口411的位置，溶剂从涂敷在电解质膜92上的电极材料中气化。若该溶剂与涂敷喷嘴41接触而凝聚并作为液滴附着于涂敷喷嘴41，则可能会发生电极材料的喷出不良。为了抑制发生这样的喷出不良，该制造装置1具有气体吹送部42。
图4是吸附辊10、涂敷喷嘴41以及气体吹送部42的立体图。如图4所示，气体吹送部42具有气体吹送喷嘴421、供气配管422以及开闭阀423。气体吹送喷嘴421配置于涂敷喷嘴41的侧方(与吸附辊10的轴心平行的方向上的涂敷喷嘴41的一侧)。供气配管422的下游侧的端部与气体吹送喷嘴421连接。供气配管422的上游侧的端部与气体供应源424连接。另外，在供气配管422的路径上安装有开闭阀423。
从气体供应源424供给的气体使用不包含溶剂成分的干燥的气体。具体而言，使用清洁干燥空气或氮气等非活性气体。若打开开闭阀423，则气体从气体供应源424通过供气配管422而向气体吹送喷嘴421供给。并且，如图4中虚线箭头所示，从吹送喷嘴421朝向涂敷喷嘴41的喷出口411的附近吹送气体。
这样一来，在喷出口411附近的空间，溶剂的蒸汽被置换为从气体吹送喷嘴421喷出的气体。因此，能够抑制溶剂在涂敷喷嘴41的喷出口411的附近凝聚。因此，能够抑制因溶剂的凝聚而引起的电极材料的喷出不良。
此外，从气体吹送喷嘴421喷出的气体的压力例如为0.01～0.4MPa，优选为0.05～0.1MPa。另外，从气体吹送喷嘴421喷出的气体的流量例如为1～300L/min，优选为10～100L/min。
图5是吸附辊10、涂敷喷嘴41以及气体吹送喷嘴421的侧视图。如图5所示，在侧视时，气体吹送喷嘴421在吸附辊10的旋转方向上比涂敷喷嘴41的喷出口411稍微靠下游侧。并且，气体吹送喷嘴421向在涂敷喷嘴41的喷出口411的吸附辊10的旋转方向下游侧与所述喷出口411相邻的空间吹送气体。因此，在与喷出口411的下游侧相邻的空间，从刚刚涂敷后的电极材料中气化的溶剂被置换为从气体吹送喷嘴421吹送的气体。由此，能够有效地抑制溶剂附着于涂敷喷嘴41。
如图5所示，在电极材料喷出时，因电极材料的表面张力而在涂敷喷嘴41的喷出口411形成电极材料的积液(bead)90。若该积液90的形状紊乱，则容易在电解质膜92的第二面上发生电极材料的涂敷不良。对于这一点，本实施方式的气体吹送喷嘴421在吸附辊10的旋转方向上的比积液90更靠下游侧的位置处吹送气体。即，从气体吹送喷嘴421吹送气体的吹送方向不朝向积液90。因此，能够抑制积液90的形状紊乱，并且能够向喷出口411的附近的空间吹送气体。另外，如上所述，溶剂难以在涂敷喷嘴41的喷出口411附近凝聚。因此，能够抑制因溶剂的液滴而引起的积液90的形状紊乱。
另外，在实施方式中，气体吹送喷嘴421使用圆筒状的管型喷嘴。因此，如图4中的虚线箭头所示，从气体吹送喷嘴421吹出的气体具有较高的指向性，并形成沿着涂敷喷嘴41的喷出口411的气流。因此，能够对沿喷出口411的整个空间吹送气体。另外，通过从喷出口411的一侧吹送气体，能够容易地向喷出口411的另一侧排出含有溶剂的气体。由此，能够在喷出口411的附近高效地置换气体。其结果，能够在狭缝状的喷出口411的整体宽度上有效地抑制溶剂凝聚于涂敷喷嘴41。
优选地，气体吹送喷嘴421至少在涂敷在电解质膜92的第二面上的电极材料被加热时，在吸附辊10的周围喷出气体。气体吹送喷嘴421也可以在由吸附辊10搬运电解质膜92的搬运过程中始终喷出气体。另外，气体吹送喷嘴421也可以与由涂敷喷嘴41间歇地涂敷电极材料的时机相对应地，仅在涂敷电极材料时喷出气体。
<3.变形例>
以上，说明了本发明的一实施方式，但是本发明不限定于上述实施方式。
图6是一变形例的吸附辊10、涂敷喷嘴41以及气体吹送部42的立体图。在上述实施方式中，气体吹送喷嘴421使用了指向性高的管型喷嘴。相对于此，在图6的示例中，气体吹送喷嘴421使用了以较宽的范围喷出气体的扩散喷嘴。若使用这种扩散喷嘴，则能够在比涂敷喷嘴41的喷出口411附近更宽的空间，将含有溶剂的蒸汽的气体置换为从气体吹送喷嘴421喷出的气体。此外，扩散喷嘴可以是喷出的气体以平面扇形状扩散的扇形喷嘴，也可以是喷出的气体以圆锥状扩散的圆锥型喷嘴。另外，气体吹送喷嘴421也可以是管型、扇形、圆锥型以外的喷嘴。
另外，在上述实施方式以及图6的例子中，气体吹送部42具有一个气体吹送喷嘴421。然而，气体吹送部42也可以具有多个气体吹送喷嘴421。例如，可在涂敷喷嘴41的两侧(与吸附辊10的轴心平行的方向上的涂敷喷嘴41的两侧)配置一对气体吹送喷嘴421。并且，该一对气体吹送喷嘴421也可以分别朝向涂敷喷嘴41的喷出口411附近吹送气体。
图7是另一变形例的吸附辊10、涂敷喷嘴41以及气体吹送部42的立体图。在图7中，省略了供气配管422、开闭阀423以及气体供应源424的图示。在图7的示例中，气体吹送部42具有多个气体吹送喷嘴421。多个气体吹送喷嘴421在与吸附辊10的轴心平行的方向排列。各个气体吹送喷嘴421朝向吸附辊10的外周面喷出气体。这样一来，能够可靠地向沿涂敷喷嘴41的喷出口411的整个空间供给气体。此外，为了提高气体的置换效率，也可以使各个气体吹送喷嘴421的朝向从垂直于吸附辊10的外周面的方向稍微倾斜。
另外，在上述实施方式中，说明了在一个侧面预先形成有第一电极层9a的电解质膜92的另一侧的面形成第二电极层9b的情况。然而，本发明的制造装置也可以是针对在表里任一面均没有形成电极层的电解质膜，形成电极层的装置。
另外，在上述实施方式中，说明了在长带状基材即电解质膜的表面涂敷作为涂敷液的电极材料的情况。然而，本发明的涂敷装置也可以是向电解质膜以外的长带状的基材的表面涂敷电极材料以外的涂敷液的装置。另外，本发明的涂敷装置也可以是用于制造固体高分子型燃料电池用的膜电极接合体以外的产品的装置。
另外，制造装置的详细结构也可以与本申请的各个附图不同。另外，在不发生矛盾的情况下，也可以适当地组合在上述实施方式或变形例中出现的各个构件。
附图标记的说明：
1 制造装置
9a 第一电极层
9b 第二电极层
10 吸附辊
11 旋转驱动部
13 加热流路
20 多孔质基材供给回收部
30 电解质膜供给部
40 涂敷部
41 涂敷喷嘴
42 气体吹送部
50 干燥炉
60 接合体回收部
70 控制部
90 积液
92 电解质膜
411 喷出口
421 气体吹送喷嘴
422 供气配管
423 开闭阀

Claims (13)

1.一种涂敷装置，其一边搬运长带状的基材，一边向所述基材的表面涂敷涂敷液，其中，
所述涂敷装置包括：
支撑辊，具有用于保持所述基材的圆筒状的外周面；
驱动部，使所述支撑辊旋转；
喷嘴，具有喷出口，该喷出口朝向保持在所述支撑辊上的所述基材的表面喷出所述涂敷液；
加热部，对涂敷于保持在所述支撑辊的所述基材的表面的所述涂敷液进行加热；以及
气体吹送部，向所述喷出口的附近吹送气体。
2.根据权利要求1所述的涂敷装置，其中，
所述气体吹送部至少向在所述喷出口的所述支撑辊的旋转方向下游侧与所述喷出口相邻的空间吹送气体。
3.根据权利要求1或2所述的涂敷装置，其中，
所述喷出口是沿所述基材的宽度方向延伸的狭缝状的开口，
所述气体吹送部对所述喷出口的宽度方向的整个范围吹送所述气体。
4.根据权利要求3所述的涂敷装置，其中，
所述气体吹送部沿所述喷出口吹送所述气体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的涂敷装置，其中，
所述加热部从所述支撑辊的内部经由所述支撑辊的外周面对所述基材进行加热。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的涂敷装置，其中，
从所述气体吹送部吹送的气体是清洁干燥空气或非活性气体。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的涂敷装置，其中，
所述基材是电解质膜，
所述涂敷液是电极材料。
8.一种涂敷方法，一边搬运长带状的基材，一边向所述基材的表面涂敷涂敷液，其中，
一边通过支撑辊的旋转来搬运保持于圆筒状的所述支撑辊的外周面的所述基材，一边执行如下工序：
a)工序，从喷嘴的喷出口向所述基材的表面喷出涂敷液，以及
b)工序，对涂敷在所述基材的表面上的所述涂敷液进行加热，
至少在执行所述工序b)中，向所述喷出口的附近吹送气体。
9.根据权利要求8所述的涂敷方法，其中，
在执行所述工序b)中，向在所述喷出口的所述支撑辊的旋转方向下游侧与所述喷出口相邻的空间吹送气体。
10.根据权利要求8或9所述的涂敷方法，其中，
所述喷出口是沿所述基材的宽度方向延伸的狭缝状的开口，
在执行所述工序b)中，对所述喷出口的宽度方向的整个范围吹送所述气体。
11.根据权利要求10所述的涂敷方法，其中，
在执行所述工序b)中，沿所述喷出口喷出所述气体。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的涂敷方法，其中，
在所述工序b)中，从所述支撑辊的内部经由所述支撑辊的外周面对所述基材进行加热。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的涂敷方法，其中，
在执行所述工序b)中，吹送清洁干燥空气或非活性气体。
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