JP2001038268A

JP2001038268A - 塗布装置及びその方法

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Publication number: JP2001038268A
Application number: JP11219485A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kaji; 敬史加治; Masashi Murate; 政志村手
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】塗りムラや、目詰まりや、きめ細かさの欠如
や、膨潤による変形を生じさせることなく、一連の工程
で、連続した薄膜に所望の材料を塗布するようにする。【解決手段】ローラ１０２，２０２は、矢印Ｂ，Ｃの
向きにほぼ一定の速度で同期回転している。スプレーガ
ン１０４Ａ〜１０４Ｃ，２０４Ａ〜２０４Ｃは懸濁液１
１０，２１０を、対応するローラ１０２，２０２の外周
面１０２ａ，２０２ａに向かって吹き付ける。加熱部１
０６，２０６は、ローラ１０２，２０２の外周面１０２
ａ，２０２ａを、ローラ１０２，２０２の内部から加熱
している。ローラ１０２，２０２は回転しながら、その
外周面１０２ａ，２０２ａで、連続する帯状の電解質膜
１０８を両側から所望の圧力で加圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液により膨潤し得
る薄膜に所望の材料を塗布するための技術に関するもの
であり、特に、固体高分子型燃料電池で使用される電極
を形成する際に用いて好適な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、燃料が有する化学エネルギ
を直接に電気エネルギに変換する装置であり、高いエネ
ルギ効率が期待できる装置として知られている。

【０００３】このような燃料電池のうち、例えば、固体
高分子型燃料電池は、図６に示すような構成となってい
る。図６は一般的な固体高分子型燃料電池の概略構成を
示す説明図である。即ち、固体高分子型電池では、電解
質膜３０８の両面に形成された一対の触媒電極３０９
ａ，３０９ｂのそれぞれに対して、水素を含有する燃料
ガスと、酸素を含有する酸化ガスを供給することによっ
て、以下に示す電気化学反応が進行する。

【０００４】Ｈ₂ → ２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（１）２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ …（２）Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ …（３）

【０００５】式（１）は水素極側触媒電極３０９ａにお
ける反応を示し、式（２）は酸素極側触媒電極３０９ｂ
における反応を示し、式（３）は燃料電池全体で行なわ
れる反応を示す。

【０００６】このような反応により水素極側触媒電極３
０９ａで生成された電子が、負荷３１０を介して酸素極
側触媒電極３０９ｂに移動することによって、図６に矢
印で示すように、水素極側触媒電極３０９ａから負荷３
１０を通って酸素極側触媒電極３０９ｂに電流が流れ
て、燃料電池は電池としての機能を果たす。

【０００７】さて、上記した触媒電極は、主として、貴
金属などの触媒を表面に担持して成る多数のカーボン微
粒子によって構成されている。このような触媒電極は、
上記したカーボン微粒子の粉末を所望の溶媒に混入させ
て懸濁液を生成し、その懸濁液を電解質膜の両面に塗布
することによって、形成される。

【０００８】さて、従来では、薄膜に所望の材料を塗布
する方式としては、図７に示すような種々の方式があっ
た。

【０００９】図７（ａ）はグラビアと呼ばれる方式であ
る。この方式では、上記材料を含む液にその外周面の下
部を浸した第１のローラ４０２と、そのローラ４０２に
接触する第２のローラ４０４とによって、連続した薄膜
を挟持し、両ローラを回転させながら薄膜を実線矢印の
方向に送っている。このとき、第１のローラ４０２の回
転によってその外周面に付いた上記液を薄膜に塗り付け
ることにより、薄膜の下面に上記材料を塗布している。

【００１０】図７（ｂ）はスクリーンと呼ばれる方式で
ある。この方式では、塗布パターン（塗布すべき領域に
合わせたパターン）の形成されたスクリーン４０６を薄
膜の上に置き、そのスクリーン４０６上にスキージ４０
８によって上記材料を含む液を延ばすことによって、薄
膜の上面に上記材料を塗布している。

【００１１】図７（ｃ）はエアーナイフと呼ばれる方式
である。この方式では、上記材料を含む液をその上部に
溜めたローラ４１０に、連続した薄膜を巻き付け、その
ローラ４１０を回転させながら薄膜を実線矢印の方向に
送っている。このとき、薄膜が上記液溜めをくぐること
により、薄膜の上面に上記材料を塗布している。また、
この方式では、さらに、上記ローラの上方よりエアーを
吹き付けて、薄膜の上面に残る余分な液を掻き取ること
により、塗布される材料の均一な膜厚を確保している。

【００１２】図７（ｄ）はリバースと呼ばれる方式であ
る。この方式では、第１及び第２のローラ４１２，４１
４によって上記材料を含む液を堰き止めると共に、第２
のローラ４１４と第３のローラ４１６とによって、連続
した薄膜を挟持して、第３のローラ４１６を回転させる
ことにより薄膜を実線矢印の方向に送っている。このと
き、第２のローラ４１４を第３のローラ４１６とは逆向
きに回転させることによって、第２のローラ４１４の外
周面に付いた上記液を薄膜にすりつけることにより、薄
膜の上面に上記材料を塗布している。

【００１３】図７（ｅ）はスプレーと呼ばれる方式であ
る。この方式では、連続した薄膜を実線矢印の方向に送
ると共に、薄膜の上方に配置されたスプレーガン４１８
より上記した材料を含む液を吹き付けることにより、薄
膜の上面に上記材料を塗布している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上、図７に示したよ
うに、薄膜に所望の材料を塗布する従来の方式としては
種々の方式があるが、このような方式によって、固体高
分子型燃料電池で用いられる触媒電極を形成する場合、
次のような問題があった。

【００１５】上記したように、触媒電極を形成する場
合、薄膜として電解質膜を用い、カーボン微粒子の粉末
を溶媒に混入させた懸濁液を、電解質膜の両面に塗布す
る必要がある。

【００１６】しかしながら、図７（ａ）に示したグラビ
ア方式では、外周面の下部を懸濁液に浸したローラ４０
２を回転させ、その外周面に付いた懸濁液を電解質膜の
下面に塗布するようにしているため、塗りムラの発生を
避けることができない。また、このグラビア方式では、
懸濁液を、ローラ４０２の外周面に付着させながら、ロ
ーラ４０２の回転により下から上に向かって引き上げる
ために、ローラ４０２の外周面には凹凸を設けて、懸濁
液がローラ４０２の外周面により多く留まるようにする
必要があるが、このようにすると、長時間使用している
間に、この凹凸が懸濁液に含まれるカーボン微粒子によ
って目詰まりを起こしてしまう恐れがある。また、この
ため、ローラ４０２の外周面を定期的に洗浄などする必
要があり、メンテナンスに手間がかかるという問題もあ
る。

【００１７】図７（ｂ）に示したスクリーン方式では、
塗布パターンの形成されたスクリーン４０６上に懸濁液
を延ばしているため、グラビア方式の場合と同様、長時
間使用している間に、スクリーン４０６が懸濁液に含ま
れるカーボン微粒子によって目詰まりを起こしてしまう
恐れがある。また、このため、スクリーン４０６を定期
的に洗浄する必要があるが、そのとき用いる洗浄液によ
ってスクリーン４０６が劣化してしまう場合がある。ま
た、メンテナンスにも手間がかかるという問題もある。

【００１８】図７（ｃ）に示したエアーナイフ方式で
は、エアーの吹き付けにより、また、図７（ｄ）に示し
たリバース方式では、ローラ４１４の逆回転によるすり
つけにより、それぞれ、グラビア方式に比べれば、塗り
ムラもなくほぼ均一な厚さで塗布することができるが、
しかし、微視的に見ると、塗布面のきめの細かさに欠け
るという問題がある。

【００１９】図７（ｅ）に示したスプレー方式では、ス
プレーガン４１８によって懸濁液を吹き付けているた
め、上記した各方式において発生していた、塗りムラ
や、目詰まりや、きめ細かさの欠如といった問題は発生
しない。しかしながら、このスプレー方式を含め、上記
した各方式に共通した次のような問題がある。

【００２０】即ち、固体高分子型燃料電池で用いられる
電解質膜は、高分子物質であるため、懸濁液に触れる
と、溶媒を吸収して体積が膨張する（膨潤）という性質
がある。一方、スプレー方式を含む上記各方式は、何れ
も、このような性質を有する電解質膜に対して、懸濁液
を直接塗布している。従って、懸濁液の直接塗布された
電解質膜は、その懸濁液により膨潤し、波打つように変
形してしまう。しかも、その後、乾燥させても、この電
解質の変形は元に戻ることはない。

【００２１】そこで、このような問題を解決するため
に、次のような方法が考えられる。即ち、まず、例えば
ポリテトラフルオロエチレンなどでできたシートを用意
し、そのシート上に、上記した各方式のうちの何れかの
方式で、上記した懸濁液を塗布する。次に、乾燥させた
上で、そのシートを電解質膜に密着させて、熱と圧力を
加えて、シート上に付着したカーボン微粒子を電解質膜
上に熱転写させる。このような方法を採ることによっ
て、電解質膜を変形させることなく、触媒電極を形成す
ることができる。

【００２２】しかし、このような方法を採る場合、連続
ではないシートを用いなければないため、そのシートに
懸濁液を塗布する際に、何れの方式を用いた場合でも、
シート毎のタクト運転を行なう必要がある。また、懸濁
液を塗布する工程と、熱転写を行なう工程の２工程に分
かれてしまい、各々の工程を別々に行なわなければなら
ない。従って、製造設備が複雑になり、製造コストが高
くなるという問題がある。

【００２３】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の問題点を解決し、塗りムラや、目詰まりや、きめ細
かさの欠如や、膨潤による変形を生じさせることなく、
一連の工程で、連続した薄膜に所望の材料を塗布するこ
とのできる塗布装置または塗布方法を提供することにあ
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明
の塗布装置は、液により膨潤し得る薄膜に所望の材料を
塗布するための塗布装置であって、回転しながらその外
周面で、連続した前記薄膜を加圧するローラと、前記材
料と所望の液とを混合して成る混合液を、前記ローラの
前記外周面に付着させる混合液付着手段と、前記混合液
の付着した前記ローラの前記外周面を加熱する加熱手段
と、を備えることを要旨とする。

【００２５】このように、本発明の塗布装置では、混合
液付着手段は、材料と液と混合して成る混合液をローラ
の外周面に付着させる。加熱手段は、混合液の付着した
ローラの外周面を加熱する。この加熱によって、ローラ
の外周面に付着していた混合液のうち、液は概ね蒸発
し、材料がローラの外周面に残留する。よって、ローラ
が回転しながら、その外周面で薄膜を加圧すると、その
圧力と外周面からの熱とによって、ローラの外周面に残
留した材料は薄膜の表面に熱転写（ホットプレス）され
る。

【００２６】従って、本発明の塗布装置によれば、付
着、乾燥、転写、プレスの全工程を、１ユニットの装置
で実現することが可能となる。また、シートではなく、
連続した薄膜を扱うことができるため、従来のようなシ
ート毎のタクト運転を行なう必要がなく、連続運転で対
応することができる。よって、製造設備が簡単で済み、
製造コストを安く抑えることができる。また、薄膜に混
合液を直接塗布していないので、薄膜が膨潤して変形す
ることもない。

【００２７】本発明の塗布装置において、前記混合液付
着手段は、前記ローラの前記外周面に前記混合液を吹き
付ける吹き付け手段を備えることが好ましい。

【００２８】このような吹き付け手段を備えることによ
り、混合液はローラの外周面に吹き付けによって付着す
ることになるので、塗りムラが発生したり、塗布面がき
め細かさに欠けたりすることはない。また、ローラの外
周面に凹凸を設けたり、スクリーンを使用したりする必
要がないため、目詰まりを起こすこともない。

【００２９】上記した吹き付け手段を備えた本発明の塗
布装置において、前記吹き付け手段は、前記ローラの前
記外周面の外側に、前記ローラの外周に沿って、複数配
置されていることが好ましい。

【００３０】このように、吹き付け手段を複数配置する
ことによって、薄膜上に上記材料を複数積層することが
できる。しかも、必要に応じて、層毎に材料の組成の割
合や分散の割合を変えることも可能となる。

【００３１】本発明の塗布装置において、前記ローラ
は、前記薄膜の両面側にそれぞれ配置されていることが
好ましい。

【００３２】このように、ローラが薄膜の両面側にそれ
ぞれ配置されていることにより、薄膜の両面に上記材料
を同時に塗布することが可能となる。

【００３３】本発明の塗布装置において、前記ローラ
は、前記外周面が撥水性を有する物質でコーティングさ
れていることが好ましい。

【００３４】ローラの外周面をこのようにコーティング
することにより、熱転写の際に、ローラの外周面に残留
した材料がそのまま外周面に接着したりすることがな
く、材料を確実に薄膜の表面に移すことができる。

【００３５】本発明の塗布装置において、前記加熱手段
は、前記ローラに内蔵されていることが好ましい。

【００３６】このように、加熱手段をローラに内蔵させ
ることにより、装置全体の大きさをコンパクトにするこ
とができる。

【００３７】本発明の塗布方法は、液により膨潤し得る
薄膜に所望の材料を塗布するための塗布方法であって、
（ａ）前記材料と所望の液とを混合して成る混合液を、
回転するローラの外周面に付着させる工程と、（ｂ）前
記混合液の付着した前記ローラの前記外周面を加熱する
工程と、（ｃ）加熱された前記ローラの前記外周面で前
記薄膜を加圧する工程と、を備えることを要旨とする。

【００３８】従って、本発明の塗布方法によれば、上記
した塗布装置の場合と同様の作用と同様の効果を奏する
ことができる。

【００３９】本発明の塗布方法において、前記工程
（ａ）は、前記混合液を前記ローラの外周面に吹き付け
る工程を含むことが好ましい。

【００４０】このような吹き付け工程を備えることによ
って、塗りムラが発生したり、塗布面がきめ細かさに欠
けたりすることはない。また、ローラの外周面に凹凸を
設けたり、スクリーンを使用したりする必要がないた
め、目詰まりを起こすこともない。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例として
の塗布装置における主要部の横断面を模式的に示した断
面図である。本実施例の塗布装置は、電解質膜の両面に
触媒電極を形成するために用いられる。電解質膜に形成
された触媒電極は、図６に示したような固体高分子型燃
料電池用として使用される。

【００４２】図１に示す塗布装置は、１対のローラ１０
２，２０２と、各ローラ１０２，２０２の外周に沿っ
て、それぞれ、３つずつ配置されたスプレーガン１０４
Ａ〜１０４Ｃ，２０４Ａ〜２０４Ｃと、各ローラ１０
２，２０２の回転中心部にそれぞれ内蔵されている加熱
部１０６，２０６と、を備えている。

【００４３】これらのうち、ローラ１０２は、燃料電池
における水素極側の触媒電極を形成するためのものであ
り、ローラ２０２は、酸素極側の触媒電極を形成するた
めのものである。これらローラ１０２，２０２の外周面
１０２ａ，２０２ａには、それぞれ、例えばポリテトラ
フルオロエチレンがコーティングされている。各ローラ
１０２，２０２は、それぞれ、図示せざるローラ駆動部
によって、互いに逆向き（即ち、矢印Ｂ，Ｃの向き）に
ほぼ一定の速度で同期回転し得るように構成されてい
る。

【００４４】各スプレーガン１０４Ａ〜１０４Ｃ，２０
４Ａ〜２０４Ｃには、それぞれ、図示せざる懸濁液供給
部より、懸濁液が供給されている。この懸濁液は、前述
したとおり、貴金属などの触媒を表面に担持して成るカ
ーボン微粒子の粉末を、所望の溶媒（例えば、アルコー
ル系の溶媒）に混入させて生成されている。なお、カー
ボン微粒子の表面に担持される触媒の種類は、必要に応
じて水素極側と酸素極側とで変えるようにしても良い。

【００４５】図２は図１に示すスプレーガンのローラに
対する動きを示す斜視図である。図２では、代表して、
スプレーガン１０４Ｂの、ローラ１０２に対する動きを
表している。各スプレーガン１０４Ａ〜１０４Ｃ，２０
４Ａ〜２０４Ｃは、それぞれ、図２に代表して示すよう
に、図示せざるスプレーガン駆動部により、対応するロ
ーラ１０２，２０２に対して、その回転軸に沿った方向
（即ち、矢印Ｅの方向）に往復移動し得るように構成さ
れている。

【００４６】各加熱部１０６，２０６は、それぞれ、図
示せざる電力供給部から電力の供給受けて、電熱によっ
て、ローラ１０２，２０２の内部からその外周面１０２
ａ，２０２ａを加熱し得るように構成されている。

【００４７】以上のような構成において、本実施例で
は、図１に示すように、ローラ１０２の外周面１０２ａ
とローラ２０２の外周面２０２ａとの間に、連続する帯
状の電解質膜１０８を通して、それら外周面１０２ａ，
２０２ａで電解質膜１０８を挟持している。

【００４８】また、連続する帯状の電解質膜１０８は、
図示せざる電解質膜供給部において、コイル状に巻かれ
た状態にあって、この電解質膜供給部から上記ローラ１
０２，２０２に向けて矢印Ａの向きに送り出される。そ
して、上記ローラ１０２，２０２を介した後は、図示せ
ざる電解質膜巻き取り部において、同じくコイル状に巻
き取られる。このとき、電解質膜１０８は、電解質膜供
給部と電解質膜巻き取り部とによって、一定の張力が加
わった状態で、ローラ１０２，２０２の周速に合わせた
ほぼ一定の速度で送られる。

【００４９】図３は図１に示す塗布装置で行なわれる塗
布処理の概略的な流れを示すフローチャートである。な
お、図３に示すフローチャートは時系列に沿った流れを
示しているわけではなく、各処理は同時進行で連続的に
行われている。但し、ローラ１０２，２０２は回転して
いるので、ローラ１０２，２０２の外周面１０２ａ，２
０２ａ上における任意の位置に着目した場合は、一部の
処理は時系列に沿って行われる。

【００５０】そこで、図３に示すように、まず、前述し
たとおり、各ローラ１０２，２０２は、矢印Ｂ，Ｃの向
きにほぼ一定の速度で同期回転している（ステップＳ１
０２）。このとき、電解質膜１０８も、ローラ１０２，
２０２の周速に合わせてほぼ一定の速度で矢印Ａの向き
に送られている。

【００５１】次に、スプレーガン１０４Ａ〜１０４Ｃ，
２０４Ａ〜２０４Ｃが、それぞれ、供給された懸濁液１
１０，２１０を、対応するローラ１０２，２０２の外周
面１０２ａ，２０２ａに向かって吹き付ける（ステップ
Ｓ１０４）。このとき、各スプレーガンは、図２に代表
して示したように、図示せざるスプレーガン駆動部によ
って矢印Ｅの方向（ローラの軸方向）に往復移動しなが
ら、所望のタイミングで吹き付けをオン／オフする。ロ
ーラ１０２，２０２は前述したとおり回転しているの
で、このように吹き付けをオン／オフすることによっ
て、ローラ１０２，２０２の外周面１０２ａ，２０２ａ
には、図２に示したような、懸濁液による所望の吹き付
けパターン１３０が描かれる。

【００５２】また、ローラ１０２，２０２の回転の向き
は、図１に示したとおり、矢印Ｂ，Ｃの向きであるの
で、ローラ１０２，２０２の外周面１０２ａ，２０２ａ
は、まず、スプレーガン１０４Ａ，２０４Ａによって懸
濁液１１０，２１０が吹き付けられ、次に、スプレーガ
ン１０４Ｂ，２０４Ｂによって吹き付けられ、最後に、
スプレーガン１０４Ｃ，２０４Ｃによって吹き付けられ
ることになる。

【００５３】一方、加熱部１０６，２０６は、ローラ１
０２，２０２の外周面１０２ａ，２０２ａを、ローラ１
０２，２０２の内部から加熱している（ステップＳ１０
８）。このとき、加熱部１０６，２０６は、外周面１０
２ａ，２０２ａの温度が、およそ５０〜１５０℃、好ま
しくは１００〜１２０℃になるように加熱する。これに
よって、スプレーガンによってローラ１０２，２０２の
外周面１０２ａ，２０２ａに吹き付けられた懸濁液は乾
燥し、それに含まれていた溶媒は蒸発して、カーボン微
粒子の集合体が外周面１０２ａ，２０２ａ上に残留す
る。

【００５４】従って、前述したように、外周面１０２
ａ，２０２ａに対して、３つのスプレーガンにより順番
に懸濁液１１０，２１０が吹き付けられると、懸濁液が
乾燥してカーボン微粒子の集合体が残留した後に、その
上に、新たに懸濁液が吹き付けられることになり、これ
が繰り返されるため、最終的に、ローラ１０２，２０２
の外周面１０２ａ，２０２ａ上には、カーボン微粒子の
集合体が３層にわたって積層されることになる。

【００５５】一方、ローラ１０２，２０２は回転しなが
ら、その外周面１０２ａ，２０２ａで、連続する帯状の
電解質膜１０８を両側から所望の圧力で加圧している
（ステップＳ１１０）。しかも、ローラ１０２，２０２
の外周面１０２ａ，２０２ａは、上記の通り、加熱部１
０６，２０６によって加熱されている。従って、ローラ
１０２，２０２の回転によって、その外周面１０２ａ，
２０２ａ上における上記カーボン微粒子の集合体の残留
している部分が、電解質膜１０８を挟持している位置ま
で来ると、そのカーボン微粒子の集合体は外周面１０２
ａ，２０２ａによって、それぞれ、電解質膜１０８の両
面に加熱・圧着されて、電解質膜１０８の面上に熱転写
（ホットプレス）される。この結果、電解質膜１０８の
両面には、それぞれ、３層に積層したカーボン微粒子の
集合体によって、触媒電極が形成される。

【００５６】また、このとき、ローラ１０２，２０２の
外周面１０２ａ，２０２ａには、前述したとおり、例え
ばポリテトラフルオロエチレンがコーティングされてい
る。ポリテトラフルオロエチレンは撥水性を有するの
で、残留したカーボン微粒子の集合体をその外周面１０
２ａ，２０２ａで電解質膜１０８上に加熱・圧着した際
に、そのカーボン微粒子の集合体がそのまま外周面１０
２ａ，２０２ａに接着したりすることがなく、カーボン
微粒子の集合体を確実に電解質膜１０８の面上に移すこ
とができる。

【００５７】以上のようにして、一連の塗布処理を連続
して行なうことにより、本実施例では、図４に拡大して
示すように、電解質膜１０８の両面に水素極側触媒電極
１０９ａと酸素極側触媒電極１０９ｂとを同時に、しか
も、連続的に形成することができる。

【００５８】図４は図１におけるＤ部を拡大して示した
拡大断面図である。図４において、厚さおよそ１０〜１
００μｍの電解質膜１０８に対し、厚さおよそ１〜１０
μｍの触媒電極１０９ａ，１０９ｂがそれぞれ形成され
ることになる。

【００５９】以上説明したように、本実施例によれば、
吹き付け、乾燥、転写、プレスの全工程を、１ユニット
の装置で実現することが可能となる。また、シート状の
電解質膜ではなく、連続した電解質膜１０８を扱うこと
ができるため、従来のようなシート毎のタクト運転を行
なう必要がなく、連続運転で対応することができる。従
って、製造設備が簡単で済み、製造コストを安く抑える
ことができる。また、電解質膜１０８に懸濁液を直接塗
布していないので、電解質膜１０８が膨潤して変形する
こともない。また、懸濁液１１０，２１０をローラ１０
２，２０２の外周面１０２ａ，２０２ａに吹き付けによ
って付着させているので、塗りムラが発生したり、塗布
面がきめ細かさに欠けたりすることはない。さらにま
た、ローラ１０２，２０２の外周面１０２ａ，２０２ａ
に凹凸を設けたり、スクリーンを使用したりする必要が
ないため、目詰まりを起こすこともない。また、加熱部
１０６，２０６は、それぞれ、対応するローラ１０２，
２０２に内蔵されているので、装置全体の大きさをコン
パクトにすることができる。また、電解質膜１０８は、
ローラ１０２，２０２に、直接、接して送られているた
め、電解質膜１０８と形成される触媒電極１０９ａ，１
０９ｂとの相対的な位置精度を十分確保することができ
る。

【００６０】さて、上記した実施例においては、電解質
膜１０８を、触媒電極をそれぞれ形成するためのローラ
１０２，２０２によって挟持するようにしていたが、図
５に示すように、補助ローラを用いて、その補助ローラ
と触媒電極を形成するためのローラとで電解質膜１０８
を挟持するようにしても良い。

【００６１】図５は本発明の塗布装置の変形例における
主要部の横断面を模式的に示した断面図である。図５に
示すように、この変形例では、電解質膜１０８を、その
送り方向における上流側で、水素極側触媒電極１０９ａ
を形成するためのローラ５０２と、補助ローラ５０８
と、によって挟持すると共に、下流側で、酸素極側触媒
電極１０９ｂを形成するためのローラ６０２と、補助ロ
ーラ６０８と、によって挟持している。そして、ローラ
５０２，６０２と補助ローラ５０８，６０８とは、それ
ぞれ矢印の向きに回転すると共に、電解質膜１０８も、
ローラ５０６，６０６の周速に合わせて矢印の向きに送
られている。このとき、スプレーガン５０４はローラ５
０２の外周面に向かって懸濁液を吹き付け、スプレーガ
ン６０４はローラ６０２の外周面に向かって懸濁液を吹
き付ける。また、各ローラ５０２，６０２に内蔵された
加熱部５０６，６０６は、ローラ５０２，６０２の外周
面をそれぞれ加熱している。電解質膜１０８を挟持して
いるローラ５０２と補助ローラ５０８、及び、ローラ６
０２と補助ローラ６０８は、それぞれ、回転しながら、
電解質膜１０８を両側から所望の圧力で加圧している。

【００６２】従って、この変形例においても、吹き付
け、乾燥、転写、プレスの一連の塗布処理を連続して行
なうことが可能であり、図１に示した実施例と同様に、
電解質膜１０８の両面に水素極側触媒電極１０９ａと酸
素極側触媒電極１０９ｂとを連続的に形成することがで
きる。

【００６３】なお、本発明は上記した実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様にて実施することが可能である。

【００６４】上記した実施例では、３つのスプレーガン
に供給される懸濁液の相違については、特に言及しなか
ったが、例えば、供給する懸濁液に含まれるカーボン微
粒子の分散量をスプレーガン毎に変えることによって、
電解質膜の両面に形成される、３層に積層したカーボン
微粒子の集合体の組成の割合や分散の割合を、層毎に変
えることができるため、形成される触媒電極の精度を良
くすることができる。

【００６５】また、上記した実施例では、スプレーガン
の種類について特に言及しなかったが、スプレーガンと
しては、エア，エアレス，スリットなどの種々のものを
用いることができる。

【００６６】また、上記した実施例では、スプレーガン
は１つのローラに３つ設けたが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、少なくとも１つ設けてあれば良い。

【００６７】また、上記した実施例では、ローラ１０
２，２０２の加える圧力については、特に言及しなかっ
たが、上記圧力を、図示せざる圧力調整部によって調整
できるようにしても良い。

【００６８】また、上記した実施例では、加熱部１０
６，２０６はローラ１０２，２０２に内蔵するようにし
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローラ
１０２，２０２の外周面１０２ａ，２０２ａを加熱する
ことが可能であれば、ローラ１０２，２０２の外部に設
けるようにしても良い。

【００６９】また、上記した実施例では、加熱部１０
６，２０６は、電熱によって加熱するものとしたが、そ
の他の熱源によって加熱するようにしても良い。

【００７０】また、上記した実施例では、ローラ１０
２，２０２の外周面１０２ａ，２０２ａにポリテトラフ
ルオロエチレンをコーティングするようしたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、撥水性を有する物質
であれば、他の物質でも構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての塗布装置における主
要部の横断面を模式的に示した断面図である。

【図２】図１に示すスプレーガンのローラに対する動き
を示す斜視図である。

【図３】図１に示す塗布装置で行なわれる塗布処理の概
略的な流れを示すフローチャートである。

【図４】図１におけるＤ部を拡大して示した拡大断面図
である。

【図５】本発明の塗布装置の変形例における主要部の横
断面を模式的に示した断面図である。

【図６】一般的な固体高分子型燃料電池の概略構成を示
す説明図である。

【図７】薄膜に所望の材料を塗布するための従来の方式
を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１０２，２０２…ローラ１０２ａ，２０２ａ…外周面１０４Ａ〜１０４Ｃ，２０４Ａ〜２０４Ｃ…スプレーガ
ン１０６，２０６…加熱部１０８…電解質膜１０９ａ…水素極側触媒電極１０９ｂ…酸素極側触媒電極１１０，２１０…懸濁液３０８…電解質膜３０９ａ…水素極側触媒電極３０９ｂ…酸素極側触媒電極３１０…負荷４０２…第１のローラ４０４…第２のローラ４０６…スクリーン４０８…スキージ４１０…ローラ４１２…第１のローラ４１４…第２のローラ４１６…第３のローラ４１８…スプレーガン

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液により膨潤し得る薄膜に所望の材料を
塗布するための塗布装置であって、回転しながらその外周面で、連続した前記薄膜を加圧す
るローラと、前記材料と所望の液とを混合して成る混合液を、前記ロ
ーラの前記外周面に付着させる混合液付着手段と、前記混合液の付着した前記ローラの前記外周面を加熱す
る加熱手段と、を備える塗布装置。
【請求項２】請求項１に記載の塗布装置において、前記混合液付着手段は、前記ローラの前記外周面に前記
混合液を吹き付ける吹き付け手段を備える塗布装置。
【請求項３】請求項２に記載の塗布装置において、前記吹き付け手段は、前記ローラの前記外周面の外側
に、前記ローラの外周に沿って、複数配置されているこ
とを特徴とする塗布装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のうちの任意の
１つに記載の塗布装置において、前記ローラは、前記薄膜の両面側にそれぞれ配置されて
いることを特徴とする塗布装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のうちの任意の
１つに記載の塗布装置において、前記ローラは、前記外周面が撥水性を有する物質でコー
ティングされていることを特徴とする塗布装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のうちの任意の
１つに記載の塗布装置において、前記加熱手段は、前記ローラに内蔵されていることを特
徴とする塗布装置。
【請求項７】液により膨潤し得る薄膜に所望の材料を
塗布するための塗布方法であって、（ａ）前記材料と所望の液とを混合して成る混合液を、
回転するローラの外周面に付着させる工程と、（ｂ）前記混合液の付着した前記ローラの前記外周面を
加熱する工程と、（ｃ）加熱された前記ローラの前記外周面で前記薄膜を
加圧する工程と、を備える塗布方法。
【請求項８】請求項７に記載の塗布方法において、前記工程（ａ）は、前記混合液を前記ローラの外周面に
吹き付ける工程を含むことを特徴とする塗布方法。