JP2010143182A - Continuous joint method of film-protecting layer material and apparatus for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、帯状の膜に梯子状の保護層材を連続的に接合する方法及び装置、特に、保護フィルムを燃料電池の電解質膜の外周縁部にしわなく連続的に接合するための電解質膜−保護フィルム連続接合に好適する膜−保護層材連続接合方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for continuously joining a ladder-like protective layer material to a belt-like membrane, and in particular, an electrolyte membrane for continuously joining a protective film to the outer peripheral edge of an electrolyte membrane of a fuel cell. -It is related with the film-protective layer material continuous joining method and apparatus suitable for protective film continuous joining.
電解質に高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池は、出力密度が高く、電池寿命が長い等の特徴を有している。
図7は、このような固体高分子型燃料電池のセルの概略を示す断面図である。
図示するようにセル40は、高分子膜からなる電解質膜41の両面に電極となる触媒層42が接合され、各触媒層42の周囲、つまり電解質膜41の外周縁部にはフィルム等からなる保護層材(補強層とも称する。)43が枠状に接合されてなる膜−電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)44を備える。
触媒層42及び保護層材43上には、集電及びガスを拡散するための拡散層45が接合され、更にその外側には、ガス流通溝46aを有するセパレータ46が各々配設されて、MEA44及び拡散層45部分を両面側から狭持するようにセル40が構成されている。
そして、このようなセル40が複数個積層されて燃料電池スタックが構成され、燃料電池として発電が可能となる。
A polymer electrolyte fuel cell using a polymer membrane as an electrolyte has characteristics such as a high output density and a long battery life.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a cell of such a polymer electrolyte fuel cell.
As shown in the figure, in the
A
A plurality of
上記のような燃料電池のセル構造において、枠状の保護層材43は、膜−電極接合体44の構成に原理上、必須のものではないが、電解質膜41を、必要な強度をもたせながらできるだけ薄く形成するため、また、拡散層表面の毛羽等の電解質膜への突き刺さりによるダメージ防止に有効である。しかし上記保護層材43を、しわを生じさせずに電解質膜41に接合することは難しかった。
そこで従来、しわを生じさせない接合技術として、特許文献1に記載のものが提案された。これは、膜−電極接合体の製造において、補強膜(保護層材)を、補強膜と電極の重畳部分の全面について、同時に、電極に接触させ重ねることにより、補強膜のしわの発生を防止する、というものである(特許文献1参照)。
In the cell structure of the fuel cell as described above, the frame-shaped
Therefore, conventionally, a technique disclosed in
しかしながら上記従来技術は、単体の膜−電極接合体における電解質膜への補強膜(保護層材)の接合に係る技術であって、保護層材を、しわを生じさせずに電解質膜に連続的に接合する方法、装置には適用できず、生産性が低かった。
近年、膜−電極接合体の量産技術の進歩は著しく、電解質膜材から膜−電極接合体をロール・ツー・ロール方式で連続的に生産する方法、装置も開発されている。そこで従来、このような膜−電極接合体の連続生産にも適用可能な、つまり生産性高く、保護層材を、しわを生じさせずに電解質膜に連続的に接合できる電解質膜−保護層材連続接合方法、装置の開発が望まれていた。
However, the above prior art is a technology related to the joining of a reinforcing membrane (protective layer material) to an electrolyte membrane in a single membrane-electrode assembly, and the protective layer material is continuously applied to the electrolyte membrane without causing wrinkles. This method was not applicable to the method and apparatus for joining to the steel, and the productivity was low.
In recent years, the progress of mass production technology of membrane-electrode assemblies has been remarkable, and a method and an apparatus for continuously producing membrane-electrode assemblies from an electrolyte membrane material by a roll-to-roll method have been developed. Therefore, conventionally, an electrolyte membrane-protective layer material that can be applied to continuous production of such a membrane-electrode assembly, that is, has high productivity and can continuously join the protective layer material to the electrolyte membrane without causing wrinkles. Development of a continuous joining method and apparatus has been desired.
本発明は、上記のような要望に鑑みなされたもので、保護層材を膜の外周縁部にしわなく連続的に、つまり高い生産性をもって接合できる、特に、保護フィルムを燃料電池の電解質膜の外周縁部にしわなく連続的に接合するための電解質膜−保護フィルム連続接合方法及び装置に有効に適用できる、膜−保護層材連続接合方法及び装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described demands, and the protective layer material can be joined continuously without being formed on the outer peripheral edge of the membrane, that is, with high productivity. It is an object of the present invention to provide a membrane-protective layer material continuous joining method and apparatus that can be effectively applied to an electrolyte membrane-protective film continuous joining method and apparatus for continuously joining the outer peripheral edge of the film.
上記課題は、膜−保護層材連続接合方法及び装置を下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、1つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
The said subject is solved by making the film-protective-layer material continuous joining method and apparatus the structure of each following aspect.
As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is merely for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and the technical features described in this specification and combinations thereof should not be construed as being limited to those described in the following sections. . In addition, when a plurality of items are described in one section, it is not always necessary to employ the plurality of items together, and it is also possible to take out only a part of the items and employ them.
以下の各項のうち、(1)項が請求項1に、(2)項が請求項2に、(3)項が請求項3に、(4)項が請求項4に、各々対応する。(5)項は請求項に係る発明ではない。 Of the following items, (1) corresponds to claim 1, (2) corresponds to claim 2, (3) corresponds to claim 3, and (4) corresponds to claim 4. . Item (5) is not the claimed invention.
(1) 帯状の膜と、一定間隔で中抜きされて連続する梯子状とされた保護層材とを、長さ方向に重ね合わせながら同方向に搬送させ、接合工程を通すことによって前記膜と保護層材とを連続的に接合する膜−保護層材連続接合方法であって、前記接合工程の直前に、前記保護層材の、隣接する中抜きされた部分の境界をなす橋渡し部に対して、その両端側から各々外側への張力を付与する保護層材引張り工程を備えることを特徴とする膜−保護層材連続接合方法。
保護層材としては、フィルム、膜、シートあるいはプレート等のいずれを用いてもよいが、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系のフィルムや膜が好適である。
中抜きは、ロータリカッタ等を用いて行われる。
接合は、例えば加圧プレス、あるいは平板熱圧プレスや熱圧ロール等の熱圧プレスにより行われる。
直前とは、概ね、保護層材の橋渡し部のしわを延ばした後に膜・保護層材を接合工程に送ることができる接合工程の手前位置を指す。しかしこの位置は、保護層材の材質、厚さ、中抜き部分等の大きさや、これに接合される膜の材質、膜・保護層材搬送速度、保護層材引張り工程で用いられる引張り手段等々の諸条件によって異なってくるので、実際には、上記諸条件に基づいて実験を行う等によって決められる。
保護層材引張り工程は、保護層材を搬送方向に張力を与えても弛みが残りやすい保護層材の橋渡し部を外側(両側方)に引張って弛みをとるが、これを、膜と保護層材との接合直前に行うことによって上記弛みを効果的にとる。これにより、接合後の保護層材、特にその橋渡し部におけるしわの発生を防止できる。
(2) 帯状の膜と、一定間隔で中抜きされて連続する梯子状とされた保護層材とを、長さ方向に重ね合わせながら同方向に搬送させ、接合手段によって前記膜と保護層材とを連続的に接合する膜−保護層材連続接合装置であって、前記接合手段によって前記膜と保護層材とを接合する直前に、前記保護層材の、隣接する中抜きされた部分の境界をなす橋渡し部に対して、その両端側から各々外側への張力を付与する保護層材引張り手段を備えることを特徴とする膜−保護層材連続接合装置。
本項は、(1)項の発明を装置として具現化した発明である。
(3) 前記保護層材引張り手段は、前記搬送の方向の下流側を上方に向けた平面視にてほぼハの字形に回転軸が向けられた一対のロールと、少なくとも前記保護層材に接触中は各々保護層材外側への張力を付与する方向に前記一対のロールを回転させるロール回転手段と、前記一対のロールを、その下方に前記保護層材の橋渡し部外側部分が差し掛かるとき又は差し掛かかったときには保護層材接触位置に進行移動させ、前記橋渡し部外側部分が通り過ぎるとき又は通り過ぎたときには前記保護層材非接触位置に復帰移動させるロール移動手段とを、備えてなることを特徴とする(2)項に記載の膜−保護層材連続接合装置。
ロール移動手段としては、保護層材の橋渡し部外側部分の移動経路の対向位置において一対のロールを上下動させるロール上下動手段が簡易な例として挙げられる。
(4) 前記保護層材引張り手段は、前記保護層材の外周端縁を把持可能な一対のクランパと、この一対のクランパを、その対向位置に、前記保護層材の橋渡し部外側部分が差し掛かるとき又は差し掛かかったときには保護層材把持位置に進行移動させてその橋渡し部外側部分を把持させ、その把持位置から各々保護層材外側への移動をさせながら前記搬送と同期して一定距離移動させた後に前記把持を解いて、前記保護層材非把持位置に復帰移動させるクランパ移動制御手段とを、備えてなることを特徴とする(2)項に記載の膜−保護層材連続接合装置。
本項の発明は、膜より保護層材が幅広で、保護層材の外周端部が搬送方向の側方に各々延出している場合に適用される膜−保護層材連続接合装置の例である。
(5) 前記膜は燃料電池の電解質膜であり、保護層材は前記電解質膜の外周縁部を保護するための保護フィルムであることを特徴とする(2)項、(3)項又は(4)項に記載の膜−保護層材連続接合装置。
本項は、(2)項、(3)項又は(4)項に記載の膜−保護層材連続接合装置を、燃料電池の膜−電極接合体の連続生産工程における電解質膜への保護フィルムの連続接合工程に適用可能とした発明である。
電解質膜としてはイオン交換樹脂等が、また保護フィルムとしてはポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系のフィルム、膜等が用いられる。
本項の発明によれば、(2)項、(3)項又は(4)項の発明を電解質膜への保護フィルムの連続接合に適用でき、枠状の保護フィルムが外周縁部にしわなく接合された電解質膜を生産性高く得ることができる。
(1) A belt-shaped film and a protective layer material formed into a ladder shape that is continuously hollowed out at regular intervals are transported in the same direction while overlapping in the length direction, and the film is passed through a joining step. A film-protective layer material continuous joining method for continuously joining a protective layer material to a bridging portion that forms a boundary between adjacent hollow portions of the protective layer material immediately before the joining step. A membrane-protective layer material continuous joining method comprising: a protective layer material tensioning step for applying a tension from the both end sides to the outside.
As the protective layer material, any of a film, a film, a sheet, or a plate may be used, but a polyester film or film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN) is preferable.
The hollowing is performed using a rotary cutter or the like.
The joining is performed by, for example, a pressure press or a hot press such as a flat plate hot press or a hot press roll.
The term “immediately before” generally refers to a position before the bonding step where the film / protective layer material can be sent to the bonding step after the wrinkles of the bridging portion of the protective layer material are extended. However, this position is the size of the protective layer material, thickness, hollowed out part, etc., the material of the film to be joined to it, the film / protective layer material transport speed, the tension means used in the protective layer material tensioning process, etc. In actuality, it is determined by conducting an experiment based on the above conditions.
In the protective layer material pulling process, the bridging part of the protective layer material that tends to remain loose even if tension is applied in the transport direction is pulled outward (both sides) to remove the slack. The slack is effectively removed by performing immediately before joining with the material. Thereby, generation | occurrence | production of the wrinkle in the protective layer material after joining, especially the bridging part can be prevented.
(2) A belt-like film and a protective layer material that is continuously formed in a ladder shape that is hollowed out at regular intervals are conveyed in the same direction while overlapping in the length direction, and the film and the protective layer material are joined by a joining means. A continuous joining device of the protective layer material immediately before joining the membrane and the protective layer material by the joining means. A membrane-protective layer material continuous joining apparatus, comprising: a protective layer material pulling means that applies tension from the both end sides to the outside of a bridging portion that forms a boundary.
This section is an invention that embodies the invention of section (1) as a device.
(3) The protective layer material pulling means is in contact with at least the protective layer material and a pair of rolls having a rotation axis oriented in a substantially C shape in plan view with the downstream side in the transport direction facing upward. Inside is a roll rotating means for rotating the pair of rolls in a direction in which tension is applied to the outer side of the protective layer material, and the pair of rolls, when the bridging portion outer side portion of the protective layer material is approached below or Roll moving means for moving forward to the protective layer material contact position when approaching, and for returning to the protective layer material non-contact position when the outer portion of the bridging portion passes or passes. The membrane-protective layer material continuous joining apparatus according to item (2).
As a roll moving means, a roll up-and-down moving means for moving the pair of rolls up and down at a position opposite to the moving path of the outer portion of the bridging portion of the protective layer material can be given as a simple example.
(4) The protective layer material pulling means includes a pair of clampers capable of gripping an outer peripheral edge of the protective layer material, and the pair of clampers at an opposed position of the outer portion of the bridging portion of the protective layer material. When hanging or approaching, it is moved forward to the protective layer material gripping position to grip the outer part of the bridging portion, and while moving from the gripping position to the outer side of the protective layer material, a certain distance in synchronization with the conveyance The membrane-protective layer material continuous bonding according to (2), further comprising: a clamper movement control unit that releases the grip after being moved and moves the gripper back to the non-holding position of the protective layer material. apparatus.
The invention of this section is an example of a membrane-protective layer material continuous joining device applied when the protective layer material is wider than the membrane and the outer peripheral edge of the protective layer material extends to the side in the transport direction. is there.
(5) Item (2), (3) or (5), wherein the membrane is an electrolyte membrane of a fuel cell, and the protective layer material is a protective film for protecting the outer peripheral edge of the electrolyte membrane. 4) The membrane-protective layer material continuous joining apparatus according to item 4).
This item is a protective film for an electrolyte membrane in a continuous production process of a membrane-electrode assembly of a fuel cell, wherein the membrane-protective layer material continuous joining device according to (2), (3) or (4) is used. This invention is applicable to the continuous joining process.
An ion exchange resin or the like is used as the electrolyte membrane, and a polyester film or membrane such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN) is used as the protective film.
According to the invention of this item, the invention of the item (2), (3) or (4) can be applied to the continuous joining of the protective film to the electrolyte membrane, and the frame-shaped protective film is not wrinkled on the outer peripheral edge. The joined electrolyte membrane can be obtained with high productivity.
(1)項に記載の発明によれば、保護層材を膜の外周縁部にしわなく連続的に、すなわち高い生産性をもって接合可能な膜−保護層材連続接合方法を提供できる。特に、保護フィルムを燃料電池の電解質膜の外周縁部にしわなく連続的に接合するための電解質膜−保護フィルム連続接合方法に有効に適用できる効果がある。
(2)項に記載の発明によれば、保護層材を膜の外周縁部にしわなく連続的に、すなわち高い生産性をもって接合可能な膜−保護層材連続接合装置を提供できる。特に、保護フィルムを燃料電池の電解質膜の外周縁部にしわなく連続的に接合するための電解質膜−保護フィルム連続接合装置に有効に適用できる効果がある。
(3)項に記載の発明によれば、(2)項の発明における保護層材引張り手段を簡易な構成で実現できる。
(4)項に記載の発明によれば、(3)項の発明とは異なる構成によって(2)項の発明を実現できる。
なお、(5)項に記載の発明は、本発明(特許請求の範囲に記載した発明)ではないので、上記課題を解決するための手段の欄に、その効果を述べた。
According to the invention described in the item (1), it is possible to provide a film-protective layer material continuous joining method capable of joining the protective layer material continuously on the outer peripheral edge portion of the film, that is, with high productivity. In particular, there is an effect that can be effectively applied to the electrolyte membrane-protective film continuous joining method for continuously joining the protective film to the outer peripheral edge portion of the electrolyte membrane of the fuel cell without being narrowed.
According to the invention as described in the item (2), it is possible to provide a membrane-protective layer material continuous joining apparatus capable of joining the protective layer material continuously to the outer peripheral edge portion of the membrane, that is, with high productivity. In particular, there is an effect that it can be effectively applied to an electrolyte membrane-protective film continuous joining apparatus for continuously joining the protective film to the outer peripheral edge portion of the electrolyte membrane of the fuel cell without being narrowed.
According to the invention described in the item (3), the protective layer material pulling means in the invention of the item (2) can be realized with a simple configuration.
According to the invention described in the item (4), the invention of the item (2) can be realized by a configuration different from the invention of the item (3).
Since the invention described in item (5) is not the present invention (the invention described in the claims), the effect is described in the column of means for solving the above problems.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図1は、本発明方法が適用された膜−保護層材連続接合装置の一実施形態の説明図で、燃料電池の膜−電極接合体製造において、保護層材である保護フィルムを高分子電解質膜(以下、電解質膜と略記する。)に連続的に接合する工程に本発明を適用した例を側方から概略的に示す。
図示するように本実施形態では、電解質膜材51及び保護フィルム材52を各々巻いた状態から帯状に繰り出し、保護フィルム材52については、カット手段をなすロータリカッタ13を通して無用部分54を一定間隔で切除(中抜き)し、一定間隔で枠状の保護フィルムが連続する、つまり梯子状に連続する保護フィルム15(図1中の部分拡大平面図1A参照)を得る工程を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shows the same or an equivalent part between each figure.
FIG. 1 is an explanatory view of one embodiment of a membrane-protective layer material continuous joining apparatus to which the method of the present invention is applied. In the production of a membrane-electrode assembly of a fuel cell, a protective film as a protective layer material is used as a polymer electrolyte. The example which applied this invention to the process of joining continuously to a film | membrane (henceforth abbreviated as electrolyte membrane hereafter) is shown roughly from a side.
As shown in the figure, in this embodiment, the
そして、帯状に繰り出された電解質膜材(以下、帯状電解質膜と記す。)16と梯子状に連続する保護フィルム(以下、梯子状保護フィルムと記す。)15とを、図示するように長さ方向に重ね合わせながら同方向(図中、右方向)に搬送させ、これら帯状電解質膜16と梯子状保護フィルム15とを連続的に接合、ここでは熱圧接合する接合手段60を備える。
この接合手段60は、本実施形態では梯子状保護フィルム15及び帯状電解質膜16を挟んで搬送させながら回転してこれら帯状電解質膜16及び梯子状保護フィルム15を熱圧接合する上下一対の熱圧ロール61,62からなる。
Then, an electrolyte membrane material (hereinafter referred to as a belt-like electrolyte membrane) 16 drawn out in a belt-like shape and a protective film 15 (hereinafter referred to as a ladder-like protective film) 15 that is continuous in a ladder shape have a length as shown in the figure. The belt-shaped
In this embodiment, the joining
また本実施形態では、接合手段60によって帯状電解質膜16と梯子状保護フィルム15とを接合する直前に、梯子状保護フィルム15の、隣接する中抜きされた部分(以下、中抜部分と記す。)15bの境界をなす橋渡し部15aに対して、その両端側から各々外側への張力を付与する保護フィルム引張り手段(保護層材引張り手段)63が設けられている。
Moreover, in this embodiment, immediately before joining the strip | belt-shaped
図2は、保護フィルム引張り手段63の構成例を概略的に示す平面図、図3は、図2中の保護フィルム引張り手段63の一部省略背面図(帯状電解質膜16及び梯子状保護フィルム15の搬送方向アの下流側から保護フィルム引張り手段63を見た図)である。
これらの図に示すように、保護フィルム引張り手段63は、一対のロール64、ロール回転手段65及びロール移動手段66を備えて構成されている。
2 is a plan view schematically showing a configuration example of the protective film pulling means 63, and FIG. 3 is a partially omitted rear view of the protective film pulling means 63 in FIG. 2 (the
As shown in these drawings, the protective film pulling means 63 includes a pair of
ここで、一対のロール64は、上記搬送方向アの下流側を上方に向けた平面視にてほぼハの字形に回転軸64aが向けられたロールである。
またロール回転手段65は、少なくとも梯子状保護フィルム15に接触中は各々梯子状保護フィルム15の外側への張力を付与する方向に一対のロール64を回転させる手段である。本実施形態では、一対のロール64は常時回転されている。
Here, the pair of
The
ロール移動手段66は、一対のロール64を、その下方に梯子状保護フィルム15の橋渡し部15aの外側部分15cが差し掛かるとき又は差し掛かかったときには保護フィルム接触位置に進行させ、上記橋渡し部外側部分15cが通り過ぎるとき又は通り過ぎたときには保護フィルム非接触位置に退避させる手段である。
本実施形態におけるロール移動手段66は、一対のロール64を、その下方に橋渡し部外側部分15cが差し掛かかるときに保護フィルム15に接触する張力付与位置に下降させ、橋渡し部外側部分15cが通り過ぎたときに保護フィルム15に接触しない待機位置に上昇させるロール上下動手段である。このロール移動手段66は、図示例ではシリンダ66aとシリンダ制御装置66bとを備えてなる。
なお図2において、67はCCDカメラ等の画像センサであり、梯子状保護フィルム15の橋渡し部外側部分15cを検知して信号(橋渡し部外側部分検知信号)S1をロール移動手段66に与える。
ロール移動手段66は画像センサ67からの橋渡し部外側部分検知信号S1を受け、梯子状保護フィルム15の材質、各部寸法の設計値や、帯状電解質膜16及び梯子状保護フィルム15の搬送速度等に基づいて上述したロール上下動の制御動作を行う。
The roll moving means 66 advances the pair of
The roll moving means 66 according to the present embodiment lowers the pair of
In FIG. 2, 67 is an image sensor such as a CCD camera, which detects the bridge portion
The roll moving means 66 receives the bridging portion outside portion detection signal S1 from the
このように構成された保護フィルム引張り手段63は、次のように動作して梯子状保護フィルム15、特にその橋渡し部外側部分15cの弛みをとる。
すなわち、矢印ア方向に搬送中の梯子状保護フィルム15の外周端部分を撮像する画像センサ67が保護フィルム15の橋渡し部外側部分15cを検知すると、その検知信号S1を保護フィルム引張り手段63のロール移動手段66、詳しくはそのシリンダ制御装置66bに送る。
これによりシリンダ制御装置66bはシリンダ66aを作動させ、ロール回転手段65によって既に回転中の一対のロール64を待機位置から張力付与位置に下降させ、梯子状保護フィルム15の橋渡し部15aに対して、その両端側から各々外側への張力を付与する。
したがって梯子状保護フィルム15は、その橋渡し部15aにおける弛みが除かれた状態で帯状電解質膜16と共に接合手段60に送られ、熱圧ロール61,62によって熱圧接合されるもので、接合後の梯子状保護フィルム15の橋渡し部15aにおいて、しわの発生はなくなる。
なお、一対のロール64は、梯子状保護フィルム15の中抜部分15bの間隔に基づいてシリンダ制御装置66bに設定された一定時間後、換言すればその下方を橋渡し部外側部分15cが通り過ぎたときに、シリンダ66aによって保護フィルム15に接触しない待機位置に上昇される。
The protective film pulling means 63 configured as described above operates as follows to remove the slack of the ladder-shaped
That is, when the
Thereby, the
Therefore, the ladder-like
It should be noted that the pair of
保護フィルム接合済みの帯状電解質膜17は、分離工程に送られて一定間隔で切断分離されることにより、個々の保護フィルム接合済みの電解質膜として作製される。図1に示す例では、この切断分離は保護フィルム接合済みの帯状電解質膜17上に白金等からなる触媒層を接合形成してから行われる。
The band-shaped
以上述べた実施形態によれば、次のような効果がある。
梯子状保護フィルム15と帯状電解質膜16とはしわなく接合されなければならず、両者は重ね合わせ搬送時に適宜の張力がかけられる。しかし、梯子状保護フィルム15は一定間隔で中抜きされているため、低張力で搬送してもその橋渡し部15aには弛みが生じやすく、接合後にしわが発生しやすい。
本実施形態では、保護フィルム引張り手段63(一対のロール64、ロール回転手段65及びロール移動手段66)によって、帯状電解質膜16と梯子状保護フィルム15とを接合する直前に、梯子状保護フィルム15の橋渡し部15aに対して、その外側への張力を付与しながら、つまり弛みをなくしながら、梯子状保護フィルム15を帯状電解質膜16に接合している。
この結果、梯子状保護フィルム15は、接合手段60に通される際にその幅方向(橋渡し部15a)に図4(a)に例示するように弛み21が生じていても、接合手段60を通って帯状電解質膜16と接合された後においては、図4(b)に例示するように弛みなく平坦とされる。
The embodiment described above has the following effects.
The ladder-like
In the present embodiment, the ladder-like
As a result, when the ladder-like
したがって本実施形態によれば、梯子状保護フィルム15を帯状電解質膜16の外周縁部にしわなく連続的に、つまり生産性高く接合できる。そして、これにより得られた保護フィルム接合済みの帯状電解質膜17を分離工程に送って、あるいは触媒層の形成工程を経てから分離工程に送って、一定間隔で切断分離することにより、保護フィルムにより外周縁部が枠状に保護された電解質膜、ひいてはMEAを、生産性高く作製できる。
また特に、接合手段60を一対のロール64、ロール回転手段65及びロール移動手段66で構成したことによれば、本実施形態をロール・ツー・ロール方式に適用でき、より生産性高く電解質膜−保護フィルム連続接合が可能となり、また構成の簡易化が図れる。
Therefore, according to the present embodiment, the ladder-like
In particular, when the joining
なお、上述した実施形態では、保護フィルム引張り手段63を、一対のロール64、ロール回転手段65及びロール移動手段66によって構成したが、これのみに限定されることはない。
例えば、図5及び図6に例示するように、保護フィルム引張り手段63を、一対のクランパ71及びクランパ移動制御手段72によって構成してもよい。この例は、帯状電解質膜16よりも梯子状保護フィルム15のほうが幅広で、梯子状保護フィルム15の外周端が帯状電解質膜16の外周端よりも搬送方向の側方に各々延出している場合に適用される。
ここで、一対のクランパ71は、梯子状保護フィルム15の外周端縁を把持可能に構成されている。
またクランパ移動制御手段72は、一対のクランパ71を、その対向位置に梯子状保護フィルム15の橋渡し部外側部分15cが差し掛かるとき又は差し掛かかったときには待機位置P1から梯子状保護フィルム把持位置P2に進行移動させて(矢印イ参照)、その橋渡し部外側部分15cの外周端縁を把持させる。そして、その把持位置P2から各々梯子状保護フィルム外側への移動をさせながら同保護フィルム15の矢印ア方向の搬送と同期して一定距離移動させた後に(矢印ウ参照)、橋渡し部外側部分15cの外周端縁の把持を解いて、梯子状保護フィルム15の非把持位置(待機位置P1)に復帰移動(矢印エ参照)させる手段である。
このような保護フィルム引張り手段63によっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、図5中の矢印イ、ウ、エ、及び位置P1、P2は図中、上側のクランパ71についての移動方向、位置示したもので、上記矢印イ、ウ、エ、及び位置P1、P2と搬送方向アを挟んで線対称となる向き、位置が下側のクランパ71についての移動方向、位置となる。また、この矢印イ、ウ、エ、及び位置P1、P2は、クランパ71自身の移動方向、位置を直接示したものではなく、クランパ移動制御手段72中のクランパ71との連結機構部の移動方向、位置を示したものである。
In the above-described embodiment, the protective
For example, as illustrated in FIGS. 5 and 6, the protective film pulling means 63 may be configured by a pair of
Here, the pair of
Further, the clamper movement control means 72 is configured to move the pair of
Also by such a protective film pulling means 63, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
5 indicate the moving direction and position of the
また上述した実施形態では、膜として電解質膜を、保護層材として保護フィルムを例に採って説明したが、膜及び保護層材はこれらの例のみに限定されないことは勿論である。
更また、電解質膜の上面のみに保護フィルムを接合する例に限らず、電解質膜の上,下両面に保護フィルムを接合する例においても、上述した実施形態を適用可能である。
In the above-described embodiments, the description has been given by taking the electrolyte membrane as the membrane and the protective film as the protective layer material. However, the membrane and the protective layer material are of course not limited to these examples.
Furthermore, the embodiment described above can be applied not only to an example in which the protective film is bonded only to the upper surface of the electrolyte membrane but also to an example in which the protective film is bonded to both the upper and lower surfaces of the electrolyte membrane.
15:梯子状保護フィルム、15a:橋渡し部、15b:梯子状保護フィルム中抜部分、16:帯状電解質膜、17:保護フィルム接合済みの帯状電解質膜、21:弛み、60:接合手段、61,62:一対の熱圧ロール、63:保護フィルム引張り手段(保護層材引張り手段)。 15: Ladder-shaped protective film, 15a: Bridging portion, 15b: Ladder-shaped protective film hollow portion, 16: Band-shaped electrolyte membrane, 17: Band-shaped electrolyte membrane bonded with protective film, 21: Slack, 60: Joining means, 61, 62: a pair of hot-pressing rolls, 63: protective film tension means (protective layer material tension means).
Claims (4)
前記接合工程の直前に、前記保護層材の、隣接する中抜きされた部分の境界をなす橋渡し部に対して、その両端側から各々外側への張力を付与する保護層材引張り工程を備えることを特徴とする膜−保護層材連続接合方法。 The film and the protective layer material are transported in the same direction while overlapping the strip-shaped film and the continuous protective layer material which is hollowed out at a constant interval in the length direction and through the joining process. A film-protective layer material continuous bonding method for continuously bonding
Immediately before the joining step, the protective layer material is provided with a protective layer material pulling step for applying a tension from the both end sides to the outside with respect to a bridging portion that forms a boundary between adjacent hollow portions of the protective layer material. A film-protective layer material continuous joining method characterized by the above.
前記接合手段によって前記膜と保護層材とを接合する直前に、前記保護層材の、隣接する中抜きされた部分の境界をなす橋渡し部に対して、その両端側から各々外側への張力を付与する保護層材引張り手段を備えることを特徴とする膜−保護層材連続接合装置。 A belt-like film and a protective layer material that is continuously formed as a ladder that is hollowed out at regular intervals are conveyed in the same direction while overlapping in the length direction, and the film and the protective layer material are continuously provided by a joining means. A membrane-protective layer material continuous joining device for jointly joining,
Immediately before joining the film and the protective layer material by the joining means, tension is applied to the bridging portion that forms the boundary between the adjacent hollowed portions of the protective layer material from both ends thereof. A membrane-protective layer material continuous joining apparatus comprising a protective layer material tensioning means to be applied.
前記搬送の方向の下流側を上方に向けた平面視にてほぼハの字形に回転軸が向けられた一対のロールと、
少なくとも前記保護層材に接触中は各々保護層材外側への張力を付与する方向に前記一対のロールを回転させるロール回転手段と、
前記一対のロールを、その下方に前記保護層材の橋渡し部外側部分が差し掛かるとき又は差し掛かかったときには保護層材接触位置に進行移動させ、前記橋渡し部外側部分が通り過ぎるとき又は通り過ぎたときには前記保護層材非接触位置に復帰移動させるロール移動手段とを、
備えてなることを特徴とする請求項2に記載の膜−保護層材連続接合装置。 The protective layer material tension means is
A pair of rolls having a rotation axis oriented in a substantially C shape in plan view with the downstream side in the conveying direction facing upward;
Roll contact means for rotating the pair of rolls in a direction in which tension is applied to the outside of the protective layer material at least during contact with the protective layer material;
When the bridging portion outside portion of the protective layer material is approached or approached below the pair of rolls, the pair of rolls are moved forward to the protective layer material contact position, and when the bridging portion outside portion passes or passes. Roll moving means for returning to the protective layer material non-contact position;
The membrane-protective layer material continuous joining apparatus according to claim 2, wherein the apparatus is provided.
前記保護層材の外周端縁を把持可能な一対のクランパと、
この一対のクランパを、その対向位置に、前記保護層材の橋渡し部外側部分が差し掛かるとき又は差し掛かかったときには保護層材把持位置に進行移動させてその橋渡し部外側部分を把持させ、その把持位置から各々保護層材外側への移動をさせながら前記搬送と同期して一定距離移動させた後に前記把持を解いて、前記保護層材非把持位置に復帰移動させるクランパ移動制御手段とを、
備えてなることを特徴とする請求項2に記載の膜−保護層材連続接合装置。 The protective layer material tension means is
A pair of clampers capable of gripping the outer peripheral edge of the protective layer material;
When the outer portion of the bridging portion of the protective layer material approaches or approaches the pair of clampers, the outer portion of the bridging portion is gripped by moving forward to the gripping position of the protective layer material. A clamper movement control means for releasing the grip after moving a fixed distance in synchronization with the transport while moving the grip layer from the gripping position to the outside, and returning to the protective layer material non-grip position.
The membrane-protective layer material continuous joining apparatus according to claim 2, wherein the apparatus is provided.
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