JP2016048612A - Device for manufacturing membrane-catalyst layer assembly, and manufacturing method thereof - Google Patents

Device for manufacturing membrane-catalyst layer assembly, and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a device for manufacturing a membrane-catalyst layer assembly, by which an electrolyte membrane can be stuck, by suction, to a suction roller without crease before a coating process regardless of the kind of an electrolyte membrane; and a method for manufacturing such a manufacturing device.SOLUTION: A method for manufacturing a membrane-catalyst layer assembly comprises the steps of: sending out an electrolyte membrane with a backsheet from an electrolyte membrane-unwinding roller 12; peeling off the backsheet by a peeling roller 11; sticking, to the suction roller 20, the electrolyte membrane with the backsheet peeled off; and coating the electrolyte membrane with a catalyst ink from a coating nozzle 30. The method further comprises the steps of: applying, by a tension-applying part 80, a constant tension to the electrolyte membrane 2 until the electrolyte membrane is stuck to the suction roller 20 after the peeling of the backsheet 6 by the peeling roller 11; and pressing, by a sticking roller 19, the electrolyte membrane 2 against an outer peripheral face of the suction roller 20, whereby the electrolyte membrane is stuck to the suction roller 20 by suction. Thus, the electrolyte membrane 2 can be stuck to the suction roller 20 by suction without crease before a coating process.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電解質膜上に触媒層を形成した燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly of a fuel cell in which a catalyst layer is formed on an electrolyte membrane.

近年、自動車、家庭用、携帯電話などの駆動電源として燃料電池が注目されている。燃料電池は、燃料に含まれる水素(H)と空気中の酸素(O)との電気化学反応によって電力を作り出す発電システムであり、発電効率が高く環境への負荷も軽いという特長を有する。 In recent years, fuel cells have attracted attention as drive power sources for automobiles, homes, mobile phones and the like. A fuel cell is a power generation system that generates electric power by an electrochemical reaction between hydrogen (H 2 ) contained in fuel and oxygen (O 2 ) in the air, and has a feature of high power generation efficiency and light environmental load. .

燃料電池には、使用する電解質によって幾つかの種類が存在しているが、そのうちの一つに電解質としてイオン交換膜(電解質膜)を用いた固体高分子形燃料電池(PEFC:Polymer electrolyte fuel cell)がある。固体高分子形燃料電池は、常温での動作および小型軽量化が可能であるため、自動車や携帯機器への適用が期待されている。   There are several types of fuel cells depending on the electrolyte used, one of which is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using an ion exchange membrane (electrolyte membrane) as the electrolyte. ) Since the polymer electrolyte fuel cell can operate at room temperature and can be reduced in size and weight, it is expected to be applied to automobiles and portable devices.

固体高分子形燃料電池は、一般的には複数のセルを積層して構成されている。1つのセル(単セル)は、膜・電極接合体(MEA:Membrane-Electrode-Assembly)の両側を一対のセパレータで挟み込んで構成されている。膜・電極接合体は、電解質の薄膜(高分子電解質膜)の両面に触媒層を形成した膜・触媒層接合体(CCM:Catalyst-coated membrane)の両側にさらにガス拡散層を配置したものである。高分子電解質膜を挟んで両側に配置された触媒層とガス拡散層とで一対の電極層が構成され、そのうちの一方がアノード電極であり、他方がカソード電極である。アノード電極に水素を含む燃料ガスが接触するとともに、カソード電極に空気が接触することにより電気化学反応によって電力が作り出される。   A polymer electrolyte fuel cell is generally configured by stacking a plurality of cells. One cell (single cell) is configured by sandwiching both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) with a pair of separators. A membrane / electrode assembly is a membrane-catalyst-coated membrane (CCM) with a catalyst layer formed on both sides of an electrolyte thin film (polymer electrolyte membrane) and gas diffusion layers on both sides. is there. A catalyst layer and a gas diffusion layer disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane constitute a pair of electrode layers, one of which is an anode electrode and the other is a cathode electrode. When the fuel gas containing hydrogen contacts the anode electrode and air contacts the cathode electrode, electric power is generated by an electrochemical reaction.

このような膜・触媒層接合体は、典型的には電解質膜の表面に白金(Pt)を含む触媒粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた触媒インク(電極ペースト)を塗工し、その触媒インクを乾燥させることによって作成される。ところが、電解質膜は触媒インクに含まれる溶媒や雰囲気中の水分を容易に吸収して膨潤・収縮を生じ易いという性質を有している。このため、触媒インクを塗工して乾燥するときに電解質膜に皺やピンホールが発生するという問題があった。電解質膜に皺やピンホールが発生すると燃料電池の発電性能が低下することとなる。   Such a membrane / catalyst layer assembly is typically coated with a catalyst ink (electrode paste) in which catalyst particles containing platinum (Pt) are dispersed in a solvent such as alcohol on the surface of an electrolyte membrane. It is created by drying the catalyst ink. However, the electrolyte membrane has the property that it easily absorbs the solvent contained in the catalyst ink and the moisture in the atmosphere, and easily swells and shrinks. For this reason, there has been a problem that wrinkles and pinholes are generated in the electrolyte membrane when the catalyst ink is applied and dried. If soot or pinholes occur in the electrolyte membrane, the power generation performance of the fuel cell will be reduced.

このような問題を解決するために、特許文献1には、吸引加熱ローラによって電解質膜を吸引しつつ搬送し、その電解質膜に塗布された触媒インクを直ちに加熱して乾燥することにより、電解質膜の変形を抑制する技術が開示されている。また、特許文献2にも、ローラに吸着した電解質膜に触媒インクをスプレー塗布し、その触媒インクをローラによる加熱によって乾燥する技術が開示されている。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses that an electrolyte membrane is conveyed while being sucked by a suction heating roller, and the catalyst ink applied to the electrolyte membrane is immediately heated and dried. A technique for suppressing the deformation of is disclosed. Patent Document 2 also discloses a technique of spraying a catalyst ink on an electrolyte membrane adsorbed on a roller and drying the catalyst ink by heating with a roller.

また、電解質膜は、雰囲気中の水分をも吸収して容易に変形するため、触媒インクを塗工するより以前にも皺やピンホールが発生するおそれがある。かかる問題を解決するために、特許文献3には、形状保持フィルムが貼り付けられた処理前の電解質膜をバックアップローラに搬送して押圧し、その状態で当該形状保持フィルムを剥離ローラによって剥離する技術が開示されている。   In addition, since the electrolyte membrane absorbs moisture in the atmosphere and easily deforms, wrinkles and pinholes may occur before the catalyst ink is applied. In order to solve such a problem, Patent Document 3 discloses that the electrolyte membrane before processing with the shape-retaining film attached is conveyed to the backup roller and pressed, and in that state, the shape-retaining film is peeled off by the peeling roller. Technology is disclosed.

特開2001−70863号公報JP 2001-70863 A 特開2004−351413号公報JP 2004-351413 A 特開2013−98125号公報JP 2013-98125 A

しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示される技術では、ローラによって電解質膜を吸着した状態で触媒インクを塗工しているため、塗工時の電解質膜の膨潤による変形は防ぐことができるものの、ローラに吸着するよりも前に雰囲気中の水分を吸収する等の原因によって電解質膜が変形し、ローラへの吸着時に電解質膜に皺が生じるおそれがあった。   However, in the techniques disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, since the catalyst ink is applied in a state where the electrolyte membrane is adsorbed by the roller, deformation due to swelling of the electrolyte membrane during coating can be prevented. However, the electrolyte membrane may be deformed due to a cause such as absorbing moisture in the atmosphere before it is adsorbed to the roller, and there is a possibility that wrinkles may be formed on the electrolyte membrane when adsorbed on the roller.

一方、特許文献3に開示される技術では、形状保持フィルムが貼り付けられたままの電解質膜をバックアップローラに押圧してから当該形状保持フィルムを剥離しているため、バックアップローラに支持される前に電解質膜が変形することは抑えられる。ところが、電解質膜の種類によっては形状保持フィルムとの密着力が非常に強い場合がある。電解質膜と形状保持フィルムとの密着力が強い場合には、電解質膜をバックアップローラに押圧してから形状保持フィルムを剥離するときに、形状保持フィルムに電解質膜が引っ張られてバックアップローラと電解質膜との間に隙間が生じることがある。そうすると、その隙間に空気が入り込んで、形状保持フィルムが剥離された電解質膜が再度バックアップローラに巻き付けられたときに皺が発生するおそれがあった。   On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 3, since the shape-holding film is peeled off after pressing the electrolyte membrane with the shape-holding film attached thereto against the backup roller, before being supported by the backup roller The deformation of the electrolyte membrane is suppressed. However, depending on the type of the electrolyte membrane, the adhesion with the shape-retaining film may be very strong. When the adhesive force between the electrolyte membrane and the shape retaining film is strong, when the shape retaining film is peeled off after pressing the electrolyte membrane against the backup roller, the electrolyte membrane is pulled by the shape retaining film and the backup roller and the electrolyte membrane There may be a gap between Then, air may enter the gap and wrinkles may occur when the electrolyte membrane from which the shape maintaining film has been peeled is wound around the backup roller again.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電解質膜の種類にかかわらず、塗工処理前に電解質膜を皺無く吸着ローラに吸着させることができる膜・触媒層接合体の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is an apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly capable of adsorbing an electrolyte membrane to an adsorbing roller without coating before coating, regardless of the type of the electrolyte membrane. And it aims at providing a manufacturing method.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置において、帯状の電解質膜を外周面に吸着して支持する吸着ローラと、前記吸着ローラから離隔した位置に設けられ、一方面に支持フィルムが貼り合わされた前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離手段と、前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工手段と、前記吸着ローラの外周面の一部を覆うように設けられ、前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥手段と、前記剥離手段から前記吸着ローラに至る前記電解質膜の搬送経路中に設けられ、前記支持フィルムが剥離されて前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜に一定の張力を付与する張力付与手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is directed to an apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly of a fuel cell, wherein an adsorption roller that adsorbs and supports a belt-shaped electrolyte membrane on an outer peripheral surface; A peeling means for peeling the support film from the electrolyte membrane having a support film bonded to one surface, and a coating liquid on one surface of the electrolyte membrane that is sucked and supported by the suction roller And a coating means for coating the coating roller and a drying unit that covers a part of the outer peripheral surface of the adsorption roller and that forms a catalyst layer by drying the coating solution applied to one surface of the electrolyte membrane. And a tension that is provided in a transport path of the electrolyte membrane from the peeling means to the adsorption roller and applies a constant tension to the electrolyte membrane until the support film is peeled off and adsorbed by the adsorption roller Characterized in that it comprises means given, the.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置において、前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の他方面を前記吸着ローラの外周面に押し付けて吸着させる貼付ローラをさらに備えることを特徴とする。   The invention of claim 2 is the apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly according to the invention of claim 1, wherein the other surface of the electrolyte membrane from which the support film has been peeled is pressed against the outer peripheral surface of the adsorption roller. A sticking roller to be sucked is further provided.

また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置において、前記貼付ローラの外周面から気体を噴出する気体噴出機構を前記貼付ローラに設けることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly according to the invention of claim 2, wherein a gas jetting mechanism for jetting gas from the outer peripheral surface of the sticking roller is provided in the sticking roller. And

また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置において、前記張力付与手段は、前記電解質膜に0.3N/mm以上7.0N/mm以下の張力を付与することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly according to any one of the first to third aspects of the present invention, the tension applying means is 0.3 N / mm 2 in the electrolyte membrane. A tension of 7.0 N / mm 2 or less is applied.

また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかの発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置において、前記剥離手段は、前記支持フィルムに当接して前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離ローラを有し、前記剥離手段から前記吸着ローラに至る前記電解質膜の搬送経路における前記電解質膜の長さに応じて前記剥離ローラの回転速度を調整する制御機構をさらに備えることを特徴とする。   The invention of claim 5 is the membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the peeling means comes into contact with the support film from the electrolyte membrane. A control mechanism that further includes a peeling roller that peels off the support film, and that adjusts the rotation speed of the peeling roller according to the length of the electrolyte membrane in the electrolyte film transport path from the peeling means to the adsorption roller. It is characterized by providing.

また、請求項6の発明は、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法において、吸着ローラの外周面に帯状の電解質膜を吸着して支持する吸着支持工程と、前記吸着ローラから離隔した位置にて、一方面に支持フィルムが貼り合わされた前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離工程と、前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工工程と、前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥工程と、前記剥離工程にて前記電解質膜から前記支持フィルムが剥離されてから前記吸着支持工程にて前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜に一定の張力を付与する張力付与工程と、を備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method for producing a membrane / catalyst layer assembly of a fuel cell, an adsorption support step for adsorbing and supporting a belt-shaped electrolyte membrane on the outer peripheral surface of the adsorption roller is separated from the adsorption roller. At a position, a peeling process for peeling the support film from the electrolyte membrane having a support film bonded to one side; and a coating solution is applied to one side of the electrolyte membrane that is sucked and supported by the suction roller. The supporting film is peeled from the electrolyte membrane in the coating step to be worked, the drying step in which the coating liquid coated on one surface of the electrolyte membrane is dried to form a catalyst layer, and the peeling step. And a tension applying step for applying a constant tension to the electrolyte membrane until the electrolyte membrane is adsorbed to the adsorption roller in the adsorption support step.

また、請求項7の発明は、請求項6の発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の他方面を貼付ローラによって前記吸着ローラの外周面に押し付けて吸着させることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the method of manufacturing a membrane / catalyst layer assembly according to the invention of claim 6, wherein the other surface of the electrolyte membrane from which the support film has been peeled is attached to the outer peripheral surface of the adsorption roller by a sticking roller. It is characterized in that it is pressed against and adsorbed.

また、請求項8の発明は、請求項7の発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記電解質膜を前記吸着ローラに吸着させるときに前記貼付ローラの外周面から気体を噴出することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the method of manufacturing a membrane / catalyst layer assembly according to the invention of claim 7, in which gas is ejected from the outer peripheral surface of the sticking roller when the electrolyte membrane is adsorbed to the adsorption roller. It is characterized by that.

また、請求項9の発明は、請求項6から請求項8のいずれかの発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記張力付与工程では、前記電解質膜に0.3N/mm以上7.0N/mm以下の張力を付与することを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the method for producing a membrane / catalyst layer assembly according to any one of claims 6 to 8, wherein in the tension application step, 0.3 N / mm 2 is applied to the electrolyte membrane. A tension of 7.0 N / mm 2 or less is applied.

また、請求項10の発明は、請求項6から請求項9のいずれかの発明に係る膜・触媒層接合体の製造方法において、前記剥離工程では、剥離ローラが前記支持フィルムに当接して前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離し、前記剥離工程にて前記電解質膜から前記支持フィルムが剥離されてから前記吸着支持工程にて前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜の長さに応じて前記剥離ローラの回転速度を調整することを特徴とする。   The invention of claim 10 is the method for producing a membrane / catalyst layer assembly according to any one of claims 6 to 9, wherein in the peeling step, the peeling roller abuts on the support film. The support film is peeled from the electrolyte membrane, and the electrolyte film is peeled from the electrolyte membrane in the peeling step until the electrolyte membrane is adsorbed to the suction roller in the suction support step. The rotational speed of the peeling roller is adjusted according to the length.

請求項1から請求項5の発明によれば、支持フィルムが剥離されて吸着ローラに吸着されるまでの電解質膜に一定の張力を付与するため、電解質膜の種類にかかわらず、塗工処理前に電解質膜を皺無く吸着ローラに吸着させることができる。   According to the first to fifth aspects of the present invention, since a constant tension is applied to the electrolyte membrane until the support film is peeled off and adsorbed to the adsorption roller, before the coating treatment is performed regardless of the type of the electrolyte membrane. In addition, the electrolyte membrane can be adsorbed to the adsorption roller without any defects.

特に、請求項3の発明によれば、貼付ローラの外周面から気体を噴出するため、電解質膜が貼付ローラに貼り付くのを防止することができる。   In particular, according to the third aspect of the present invention, since the gas is ejected from the outer peripheral surface of the sticking roller, it is possible to prevent the electrolyte membrane from sticking to the sticking roller.

特に、請求項5の発明によれば、剥離手段から吸着ローラに至る電解質膜の搬送経路における電解質膜の長さに応じて剥離ローラの回転速度を調整するため、電解質膜の長さの変動を抑制してより確実に皺の発生を防止することができる。   In particular, according to the invention of claim 5, since the rotation speed of the peeling roller is adjusted according to the length of the electrolyte membrane in the electrolyte film conveyance path from the peeling means to the adsorption roller, the fluctuation of the length of the electrolyte membrane is reduced. It is possible to prevent the generation of wrinkles more reliably.

請求項6から請求項10の発明によれば、支持フィルムが剥離されてから吸着ローラに吸着されるまでの電解質膜に一定の張力を付与するため、電解質膜の種類にかかわらず、塗工処理前に電解質膜を皺無く吸着ローラに吸着させることができる。   According to the inventions of claims 6 to 10, in order to apply a certain tension to the electrolyte membrane from when the support film is peeled off until it is adsorbed to the adsorption roller, the coating treatment is performed regardless of the type of the electrolyte membrane. The electrolyte membrane can be adsorbed to the adsorbing roller without any trouble before.

特に、請求項8の発明によれば、電解質膜を吸着ローラに吸着させるときに貼付ローラの外周面から気体を噴出するため、電解質膜が貼付ローラに貼り付くのを防止することができる。   In particular, according to the invention of claim 8, since the gas is ejected from the outer peripheral surface of the sticking roller when the electrolyte film is adsorbed to the suction roller, the electrolyte film can be prevented from sticking to the sticking roller.

特に、請求項10の発明によれば、電解質膜から支持フィルムが剥離されてから電解質膜が吸着ローラに吸着されるまでの電解質膜の長さに応じて剥離ローラの回転速度を調整するため、電解質膜の長さの変動を抑制してより確実に皺の発生を防止することができる。   In particular, according to the invention of claim 10, in order to adjust the rotation speed of the peeling roller according to the length of the electrolyte membrane from the time when the support film is peeled from the electrolyte membrane to the time when the electrolyte membrane is adsorbed to the adsorption roller, It is possible to prevent wrinkles more reliably by suppressing fluctuations in the length of the electrolyte membrane.

本発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置の全体構成を示す側面図である。It is a side view which shows the whole structure of the manufacturing apparatus of the membrane-catalyst layer assembly based on this invention. 張力付与部の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a tension | tensile_strength provision part. 吸着ローラ近傍の斜視図である。It is a perspective view of a suction roller vicinity. 吸着ローラおよび乾燥炉の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an adsorption | suction roller and a drying furnace. 吸着ローラおよび乾燥炉の正面図である。It is a front view of a suction roller and a drying furnace. 図1の製造装置において膜・触媒層接合体が製造される手順を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a procedure for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly in the manufacturing apparatus of FIG. 1. 電解質膜巻出ローラから巻き出される時点での電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of an electrolyte membrane at the time of unwinding from an electrolyte membrane unwinding roller. 電解質膜の表面に形成された触媒層を示す図である。It is a figure which shows the catalyst layer formed in the surface of an electrolyte membrane. 貼付ローラによって電解質膜を吸着ローラに吸着させる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an electrolyte membrane is made to adsorb | suck to an adsorption | suction roller with a sticking roller. 電解質膜に触媒インクが間欠塗工された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the catalyst ink was intermittently applied to the electrolyte membrane. 触媒インクが間欠塗工された電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane in which the catalyst ink was intermittently applied. 表裏両面に触媒層が形成された電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane in which the catalyst layer was formed in both front and back. 電解質膜の塗工面に支持フィルムを貼り合わせるラミネート処理の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the lamination process which bonds a support film on the coating surface of an electrolyte membrane. 支持フィルムが貼り合わされた電解質膜の断面図である。It is sectional drawing of the electrolyte membrane in which the support film was bonded together.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置1の全体構成を示す側面図である。この膜・触媒層接合体の製造装置1は、帯状の薄膜である電解質膜2に触媒インク(電極ペースト)を塗工し、その触媒インクを乾燥させて電解質膜2上に触媒層を形成して固体高分子形燃料電池用の膜・触媒層接合体を製造する装置である。なお、図1および以降の各図には、それらの方向関係を明確にするためZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を適宜付している。また、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。   FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus 1 according to the present invention. In this membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus 1, a catalyst ink (electrode paste) is applied to an electrolyte membrane 2, which is a strip-shaped thin film, and the catalyst ink is dried to form a catalyst layer on the electrolyte membrane 2. This is an apparatus for producing a membrane / catalyst layer assembly for a polymer electrolyte fuel cell. In addition, in FIG. 1 and each figure after that, in order to clarify those directional relationships, an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z-axis direction is a vertical direction and the XY plane is a horizontal plane is appropriately attached. Further, in FIG. 1 and the subsequent drawings, the dimensions and numbers of the respective parts are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.

製造装置1は、主たる要素として、電解質膜2からバックシート6を剥離する剥離部10と、バックシート6が剥離された電解質膜2に一定の張力を付与する張力付与部80と、電解質膜2を吸着支持して搬送する吸着ローラ20と、電解質膜2の表面に触媒インクを塗工する塗工ノズル30と、塗工された触媒インクを加熱して乾燥させる乾燥炉40と、乾燥工程を経た電解質膜2に支持フィルムを貼り合わせる貼付部50と、を備える。また、製造装置1は、装置全体を管理する制御部90を備える。   The manufacturing apparatus 1 includes, as main elements, a peeling unit 10 that peels the back sheet 6 from the electrolyte membrane 2, a tension applying unit 80 that applies a constant tension to the electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 is peeled, and the electrolyte membrane 2. An adsorbing roller 20 that adsorbs and conveys the ink, a coating nozzle 30 that coats the surface of the electrolyte membrane 2 with a catalyst ink, a drying furnace 40 that heats and dries the coated catalyst ink, and a drying process. And a pasting part 50 for pasting the supporting film to the electrolyte membrane 2 that has passed. In addition, the manufacturing apparatus 1 includes a control unit 90 that manages the entire apparatus.

剥離部10は、剥離ローラ11およびニップローラ16を備える。図1に示すように、剥離ローラ11は吸着ローラ20から隔離した位置に設けられる。剥離ローラ11は、図示省略のモータによってY軸方向に沿った中心軸を回転中心として回転される。剥離ローラ11の回転速度は制御部90によって制御される。ニップローラ16は回転自在に設けられており、剥離ローラ11の回転に連動して回転する。   The peeling unit 10 includes a peeling roller 11 and a nip roller 16. As shown in FIG. 1, the peeling roller 11 is provided at a position separated from the suction roller 20. The peeling roller 11 is rotated around a central axis along the Y-axis direction by a motor (not shown). The rotation speed of the peeling roller 11 is controlled by the control unit 90. The nip roller 16 is rotatably provided and rotates in conjunction with the rotation of the peeling roller 11.

また、製造装置1は、電解質膜巻出ローラ12、バックシート巻取ローラ14およびテンション検知ローラ13,15を備える。電解質膜巻出ローラ12は図示省略のモータによって連続的に回転される。電解質膜巻出ローラ12にはバックシート6付きの帯状の電解質膜2が巻回されており、電解質膜巻出ローラ12はそのバックシート6付きの電解質膜2を連続的に送り出す。   The manufacturing apparatus 1 also includes an electrolyte membrane unwinding roller 12, a back sheet winding roller 14, and tension detection rollers 13 and 15. The electrolyte membrane unwinding roller 12 is continuously rotated by a motor (not shown). A belt-shaped electrolyte membrane 2 with a back sheet 6 is wound around the electrolyte membrane unwinding roller 12, and the electrolyte membrane unwinding roller 12 continuously sends out the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6.

電解質膜巻出ローラ12から送り出されたバックシート6付きの電解質膜2は、テンション検知ローラ13に懸架され、剥離ローラ11とニップローラ16とによって挟み込まれる。剥離ローラ11とニップローラ16との間隔は、バックシート6付き電解質膜2の厚さよりも小さい。従って、剥離ローラ11とニップローラ16とは圧力をかけつつバックシート6付きの電解質膜2を挟み込む。   The electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 sent out from the electrolyte membrane unwinding roller 12 is suspended by the tension detection roller 13 and is sandwiched between the peeling roller 11 and the nip roller 16. The distance between the peeling roller 11 and the nip roller 16 is smaller than the thickness of the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6. Therefore, the peeling roller 11 and the nip roller 16 sandwich the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 while applying pressure.

電解質膜巻出ローラ12から送り出されて剥離ローラ11に至るまでのバックシート付き電解質膜2の張力はテンション検知ローラ13によって検知される。テンション検知ローラ13は、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより電解質膜2に作用する張力を検知する。制御部90は、テンション検知ローラ13によって検知されるバックシート付き電解質膜2の張力が予め設定された値となるように電解質膜巻出ローラ12の回転を制御する。   The tension detection roller 13 detects the tension of the electrolyte membrane 2 with the back sheet from the electrolyte membrane unwinding roller 12 to the peeling roller 11. The tension detection roller 13 detects the tension acting on the electrolyte membrane 2 by measuring the load acting on the shaft with a load cell. The control unit 90 controls the rotation of the electrolyte membrane unwinding roller 12 so that the tension of the electrolyte membrane 2 with a back sheet detected by the tension detection roller 13 becomes a preset value.

また、剥離ローラ11ではバックシート6が電解質膜2から剥離され、そのバックシート6がテンション検知ローラ15に懸架されてバックシート巻取ローラ14に巻き取られる。バックシート巻取ローラ14は、図示省略のモータによって連続的に回転されることにより、バックシート6を連続的に巻き取るとともに、剥離ローラ11にて電解質膜2から剥離されたバックシート6に一定の張力を付与する。バックシート巻取ローラ14がバックシート6に与える張力はテンション検知ローラ15によって検知される。テンション検知ローラ15は、テンション検知ローラ13と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することによりバックシート6に作用する張力を検知する。制御部90は、テンション検知ローラ15によって検知されるバックシート6の張力が予め設定された値となるようにバックシート巻取ローラ14の回転を制御する。   Further, the back sheet 6 is peeled from the electrolyte membrane 2 by the peeling roller 11, and the back sheet 6 is suspended by the tension detection roller 15 and wound around the back sheet winding roller 14. The backsheet take-up roller 14 is continuously rotated by a motor (not shown) to continuously take up the backsheet 6 and is fixed to the backsheet 6 peeled from the electrolyte membrane 2 by the peeling roller 11. Apply tension. The tension applied to the back sheet 6 by the back sheet winding roller 14 is detected by the tension detection roller 15. Similar to the tension detection roller 13, the tension detection roller 15 detects the tension acting on the back sheet 6 by measuring the load acting on the shaft with a load cell. The controller 90 controls the rotation of the backsheet take-up roller 14 so that the tension of the backsheet 6 detected by the tension detection roller 15 becomes a preset value.

剥離部10にてバックシート6が剥離された電解質膜2は後述する貼付ローラ19によって吸着ローラ20に吸着されるまで補強のための支持部材無しで搬送されることとなる。燃料電池用の電解質膜2は極めて変形しやすいため、バックシート6のような補強部材無しで電解質膜2を搬送するときには皺防止のための弱い張力を与える必要がある。張力付与部80は、剥離部10にてバックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に一定の張力を与える。   The electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled off at the peeling portion 10 is transported without a supporting member for reinforcement until it is attracted to the suction roller 20 by a sticking roller 19 described later. Since the electrolyte membrane 2 for a fuel cell is very easily deformed, it is necessary to apply a weak tension for preventing wrinkles when the electrolyte membrane 2 is conveyed without a reinforcing member such as the back sheet 6. The tension applying unit 80 applies a certain tension to the electrolyte membrane 2 from when the back sheet 6 is peeled off at the peeling unit 10 until it is adsorbed by the adsorption roller 20.

図2は、張力付与部80の概略構成を示す図である。張力付与部80は、剥離部10から吸着ローラ20に至る電解質膜2の搬送経路中に設けられている。張力付与部80は、主たる要素としてテンションローラ81、前ローラ82、後ローラ83およびシリンダー87を備える。テンションローラ81は、シリンダー87によって図2中矢印AR2にて示す方向に移動可能とされているローラである。一方、前ローラ82および後ローラ83は軸の位置が固定されているローラである。シリンダー87は、例えばエアシリンダーであり、空気圧によってテンションローラ81を矢印AR2に示す方向に移動させる。シリンダー87の空気圧は電空レギュレーター86によって規定されている。なお、シリンダー87に代えてエアースライダーやリニアモータガイドを用いるようにしても良い。   FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the tension applying unit 80. The tension applying unit 80 is provided in the transport path of the electrolyte membrane 2 from the peeling unit 10 to the suction roller 20. The tension applying unit 80 includes a tension roller 81, a front roller 82, a rear roller 83, and a cylinder 87 as main elements. The tension roller 81 is a roller that can be moved in a direction indicated by an arrow AR2 in FIG. On the other hand, the front roller 82 and the rear roller 83 are rollers whose shaft positions are fixed. The cylinder 87 is an air cylinder, for example, and moves the tension roller 81 in the direction indicated by the arrow AR2 by air pressure. The air pressure of the cylinder 87 is defined by an electropneumatic regulator 86. In place of the cylinder 87, an air slider or a linear motor guide may be used.

テンションローラ81の軸はコロガイド88に連結されている。コロガイド88は、矢印AR2にて示す方向に移動可能なテンションローラ81の位置を測定する。コロガイド88によって測定されたテンションローラ81の位置情報は制御部90に伝達される。   The shaft of the tension roller 81 is connected to the roller guide 88. The roller guide 88 measures the position of the tension roller 81 that can move in the direction indicated by the arrow AR2. Position information of the tension roller 81 measured by the roller guide 88 is transmitted to the control unit 90.

図2に示すように、軸位置が固定された前ローラ82と後ローラ83とに懸架された電解質膜2は、それら両ローラの間で移動可能なテンションローラ81に巻きかけられており、この構成によって電解質膜2に張力が与えられる。シリンダー87がテンションローラ81を矢印AR2に示す方向に移動させると、電解質膜2に与える張力を調整することができる。シリンダー87がテンションローラ81を図2中左向きに移動させると電解質膜2に作用する張力が大きくなる。逆に、シリンダー87がテンションローラ81を図2中右向きに移動させると電解質膜2に作用する張力が小さくなる。   As shown in FIG. 2, the electrolyte membrane 2 suspended between the front roller 82 and the rear roller 83 whose axial positions are fixed is wound around a tension roller 81 that is movable between the two rollers. Depending on the configuration, tension is applied to the electrolyte membrane 2. When the cylinder 87 moves the tension roller 81 in the direction indicated by the arrow AR2, the tension applied to the electrolyte membrane 2 can be adjusted. When the cylinder 87 moves the tension roller 81 leftward in FIG. 2, the tension acting on the electrolyte membrane 2 increases. Conversely, when the cylinder 87 moves the tension roller 81 to the right in FIG. 2, the tension acting on the electrolyte membrane 2 is reduced.

前ローラ82および後ローラ83の少なくともいずれか一方には、軸に作用する荷重を測定するロードセルなどのテンションセンサー84が付設されている(図2の例では後ローラ83に付設されている)。テンションセンサー84は、後ローラ83の軸に作用する荷重を測定することによって後ローラ83に懸架されている電解質膜2に作用する張力を検知する。   A tension sensor 84 such as a load cell for measuring a load acting on the shaft is attached to at least one of the front roller 82 and the rear roller 83 (attached to the rear roller 83 in the example of FIG. 2). The tension sensor 84 detects the tension acting on the electrolyte membrane 2 suspended on the rear roller 83 by measuring the load acting on the shaft of the rear roller 83.

また、張力付与部80には、テンションコントローラ85および電空レギュレーター86が設けられている。テンションセンサー84によって検知された電解質膜2に作用する張力はテンションコントローラ85に伝達される。テンションコントローラ85は、テンションセンサー84による検知結果に基づいて、電解質膜2に作用する張力が一定となるように電空レギュレーター86がシリンダー87に与える空気圧を制御する。すなわち、テンションコントローラ85は、テンションセンサー84の検知結果に基づいて、シリンダー87をフィードバック制御する。このような構成により、張力付与部80は剥離部10にてバックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に一定の張力を付与するのである。   In addition, the tension applying unit 80 is provided with a tension controller 85 and an electropneumatic regulator 86. The tension acting on the electrolyte membrane 2 detected by the tension sensor 84 is transmitted to the tension controller 85. The tension controller 85 controls the air pressure that the electropneumatic regulator 86 applies to the cylinder 87 so that the tension acting on the electrolyte membrane 2 is constant based on the detection result by the tension sensor 84. That is, the tension controller 85 performs feedback control of the cylinder 87 based on the detection result of the tension sensor 84. With such a configuration, the tension applying unit 80 applies a certain tension to the electrolyte membrane 2 from when the back sheet 6 is peeled off at the peeling unit 10 until it is adsorbed by the suction roller 20.

剥離ローラ11とニップローラ16とは圧力をかけつつバックシート6付きの電解質膜2を挟み込むため、張力付与部80が電解質膜2に与える張力は剥離ローラ11よりも上流側(電解質膜巻出ローラ12側)の電解質膜2に対しては作用しない。すなわち、張力付与部80が電解質膜2に与える張力は、電解質膜2の搬送方向上流側に向けては剥離ローラ11およびニップローラ16によって遮断される。同様に、貼付ローラ19と吸着ローラ20とは圧力をかけつつ電解質膜2を挟み込むため、張力付与部80が電解質膜2に与える張力は貼付ローラ19よりも下流側の電解質膜2に対しては作用しない。すなわち、張力付与部80が電解質膜2に与える張力は、電解質膜2の搬送方向下流側に向けては貼付ローラ19および吸着ローラ20によって遮断される。従って、張力付与部80は剥離ローラ11から貼付ローラ19に至るまでの電解質膜2に一定の張力を与えることとなる。なお、剥離ローラ11から貼付ローラ19に至るまでの搬送区間内においては、その位置によらず電解質膜2に作用する張力は一定である。   Since the peeling roller 11 and the nip roller 16 sandwich the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 while applying pressure, the tension applied to the electrolyte membrane 2 by the tension applying unit 80 is upstream of the peeling roller 11 (electrolyte membrane unwinding roller 12 It does not act on the electrolyte membrane 2 on the side). That is, the tension applied to the electrolyte membrane 2 by the tension applying unit 80 is blocked by the peeling roller 11 and the nip roller 16 toward the upstream side in the transport direction of the electrolyte membrane 2. Similarly, since the application roller 19 and the suction roller 20 sandwich the electrolyte membrane 2 while applying pressure, the tension applied to the electrolyte membrane 2 by the tension applying unit 80 is applied to the electrolyte membrane 2 on the downstream side of the application roller 19. Does not work. That is, the tension applied to the electrolyte membrane 2 by the tension applying unit 80 is blocked by the sticking roller 19 and the suction roller 20 toward the downstream side in the transport direction of the electrolyte membrane 2. Therefore, the tension applying unit 80 applies a certain tension to the electrolyte membrane 2 from the peeling roller 11 to the sticking roller 19. In the conveyance section from the peeling roller 11 to the sticking roller 19, the tension acting on the electrolyte membrane 2 is constant regardless of the position.

図1に戻り、吸着ローラ20の外周面に接するように、または、当該外周面から微小間隔を隔てて貼付ローラ19が設けられている。貼付ローラ19は、多孔質状のローラであり、図示を省略するシリンダーによって支持されている。貼付ローラ19が吸着ローラ20の外周面から微小間隔を隔てて近接支持されている場合であっても、貼付ローラ19と吸着ローラ20の外周面との間隔は、電解質膜2の膜厚よりも小さい。従って、バックシート6が剥離された電解質膜2が貼付ローラ19と吸着ローラ20との間を通過するときには、電解質膜2が貼付ローラ19によって吸着ローラ20の外周面に押圧される。すなわち、貼付ローラ19は、吸着ローラ20との間に電解質膜2を挟み込み、電解質膜2に圧力をかけつつ吸着ローラ20の外周面に電解質膜2を吸着させる。貼付ローラ19が電解質膜2を吸着ローラ20に押し付ける力は、上記のシリンダーによって貼付ローラ19と吸着ローラ20との間隔を調整することによって制御される。   Returning to FIG. 1, a sticking roller 19 is provided so as to be in contact with the outer peripheral surface of the suction roller 20 or at a minute interval from the outer peripheral surface. The sticking roller 19 is a porous roller, and is supported by a cylinder (not shown). Even when the sticking roller 19 is closely supported from the outer peripheral surface of the suction roller 20 with a small gap, the distance between the sticking roller 19 and the outer peripheral surface of the suction roller 20 is larger than the film thickness of the electrolyte membrane 2. small. Therefore, when the electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled passes between the sticking roller 19 and the suction roller 20, the electrolyte membrane 2 is pressed against the outer peripheral surface of the suction roller 20 by the sticking roller 19. That is, the sticking roller 19 sandwiches the electrolyte membrane 2 between the adsorption roller 20 and adsorbs the electrolyte membrane 2 to the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 while applying pressure to the electrolyte membrane 2. The force with which the sticking roller 19 presses the electrolyte membrane 2 against the suction roller 20 is controlled by adjusting the distance between the sticking roller 19 and the suction roller 20 by the cylinder.

また、貼付ローラ19には、多孔質状のローラの外周面から空気を噴出するためのエアーパージ機構18が設けられている。エアーパージ機構18は、例えば貼付ローラ19の中心軸に設けられたエアー供給管であり、加圧された空気を貼付ローラ19の中心近傍から外周に向けて供給することにより、多孔質状のローラ外周面から空気を噴出させる。これにより、密着力の強い電解質膜2が貼付ローラ19自体に貼り付くのを防止することができる。   The sticking roller 19 is provided with an air purge mechanism 18 for ejecting air from the outer peripheral surface of the porous roller. The air purge mechanism 18 is, for example, an air supply pipe provided on the central axis of the sticking roller 19. By supplying pressurized air from the vicinity of the center of the sticking roller 19 toward the outer periphery, a porous roller is provided. Air is ejected from the outer peripheral surface. Thereby, it can prevent that the electrolyte membrane 2 with strong adhesive force sticks to the sticking roller 19 itself.

図3は、吸着ローラ20近傍の斜視図である。吸着ローラ20は、中心軸がY軸方向に沿うように設置された円柱形状の部材である。吸着ローラ20の大きさは、例えば、高さ(Y軸方向の長さ)が400mmであり、直径が400mm〜1600mmである。吸着ローラ20は、図示省略のモータによってY軸方向に沿った中心軸を回転中心として図3中矢印AR3に示す向きに回転される。   FIG. 3 is a perspective view of the vicinity of the suction roller 20. The suction roller 20 is a cylindrical member that is installed so that the central axis is along the Y-axis direction. The size of the suction roller 20 is, for example, a height (length in the Y-axis direction) of 400 mm and a diameter of 400 mm to 1600 mm. The suction roller 20 is rotated in a direction indicated by an arrow AR3 in FIG. 3 about a central axis along the Y-axis direction by a motor (not shown).

吸着ローラ20は、多孔質カーボンまたは多孔質セラミックスにて形成された多孔質ローラである。多孔質セラミックスとしては、例えばアルミナ(Al)または炭化ケイ素(SiC)の焼結体を用いることができる。多孔質の吸着ローラ20における気孔径は5μm以下であり、気孔率は15%〜50%の範囲内である。また、吸着ローラ20の外周面(円柱の周面)の表面粗さは、Rz(最大高さ)が5μm以下であり、この値は小さいほど好ましい。さらに、回転時の吸着ローラ20の全振れ(回転軸から外周面までの距離の変動)は10μm以下とされている。 The adsorption roller 20 is a porous roller formed of porous carbon or porous ceramics. As the porous ceramic, for example, a sintered body of alumina (Al 2 O 3 ) or silicon carbide (SiC) can be used. The porous adsorption roller 20 has a pore diameter of 5 μm or less and a porosity in the range of 15% to 50%. The surface roughness of the outer peripheral surface (circumferential surface of the cylinder) of the suction roller 20 has an Rz (maximum height) of 5 μm or less, and the smaller this value is, the more preferable. Further, the total runout of the suction roller 20 during rotation (variation in the distance from the rotation shaft to the outer peripheral surface) is set to 10 μm or less.

図4は、吸着ローラ20および乾燥炉40の構成を示す図である。吸着ローラ20の上面および/または底面には吸引口21が設けられている。吸引口21は、図外の吸引機構(例えば、排気ポンプ)によって吸引されて負圧が与えられる。吸着ローラ20は、気孔率が15%〜50%の多孔質であるため、吸引口21に負圧が付与されると、内部の気孔を介して吸着ローラ20の外周面にも所定値の負圧(周辺雰囲気から外周面に吸引する圧力)が均一に作用することとなる。例えば、本実施形態では、吸引口21に90kPa以上の負圧が付与されることによって、吸着ローラ20の外周面には10kPa以上の負圧が均一に作用することとなる。これにより、吸着ローラ20は、帯状の電解質膜2を幅方向(Y軸方向)の全域にわたって均等に吸着することができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the suction roller 20 and the drying furnace 40. A suction port 21 is provided on the upper surface and / or the bottom surface of the suction roller 20. The suction port 21 is sucked by a suction mechanism (for example, an exhaust pump) (not shown) and given a negative pressure. Since the suction roller 20 is porous with a porosity of 15% to 50%, when a negative pressure is applied to the suction port 21, a negative value of a predetermined value is also applied to the outer peripheral surface of the suction roller 20 through the internal pores. The pressure (pressure sucked from the surrounding atmosphere to the outer peripheral surface) acts uniformly. For example, in the present embodiment, by applying a negative pressure of 90 kPa or more to the suction port 21, a negative pressure of 10 kPa or more acts uniformly on the outer peripheral surface of the suction roller 20. As a result, the suction roller 20 can evenly suck the belt-shaped electrolyte membrane 2 over the entire region in the width direction (Y-axis direction).

また、吸着ローラ20には、複数の水冷管22が設けられている。水冷管22は、吸着ローラ20の内部を巡るように均一な配設密度にて設けられている。水冷管22には図外の給水機構から所定温度に温調された恒温水が供給される。水冷管22の内部を流れた恒温水は図外の排液機構へと排出される。水冷管22に恒温水を流すことによって、吸着ローラ20は冷却されることとなる。   The suction roller 20 is provided with a plurality of water cooling tubes 22. The water cooling tubes 22 are provided with a uniform arrangement density so as to go around the inside of the suction roller 20. The water cooling pipe 22 is supplied with constant temperature water whose temperature is adjusted to a predetermined temperature from a water supply mechanism (not shown). The constant temperature water that has flowed through the water cooling pipe 22 is discharged to a drainage mechanism (not shown). The suction roller 20 is cooled by flowing constant temperature water through the water cooling tube 22.

図1,3に戻り、吸着ローラ20の外周面に対向して塗工ノズル30が設けられている。塗工ノズル30は、吸着ローラ20による電解質膜2の搬送方向において、貼付ローラ19よりも下流側に設けられている。塗工ノズル30は、先端((+X)側の端部)にスリット状の吐出口を備えたスリットノズルである。そのスリット状の吐出口の長手方向はY軸方向である。塗工ノズル30は、スリット状の吐出口が吸着ローラ20の外周面から所定間隔を隔てる位置に設けられている。また、塗工ノズル30は、図示しない駆動機構によって吸着ローラ20に対する位置および姿勢が調整可能に設けられている。   Returning to FIGS. 1 and 3, a coating nozzle 30 is provided facing the outer peripheral surface of the suction roller 20. The coating nozzle 30 is provided on the downstream side of the sticking roller 19 in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the suction roller 20. The coating nozzle 30 is a slit nozzle having a slit-like discharge port at the tip (end on the (+ X) side). The longitudinal direction of the slit-like discharge port is the Y-axis direction. The coating nozzle 30 is provided at a position where a slit-like discharge port is spaced a predetermined distance from the outer peripheral surface of the suction roller 20. The coating nozzle 30 is provided such that the position and posture with respect to the suction roller 20 can be adjusted by a driving mechanism (not shown).

塗工ノズル30には、塗工液供給機構35から塗工液として触媒インクが供給される。塗工液供給機構35は、触媒インクを貯留するタンク、当該タンクと塗工ノズル30とを連通接続する供給配管、および、当該供給配管に設けられた開閉バルブなどを有する。塗工液供給機構35は、開閉バルブを開放し続けることによって塗工ノズル30に連続して触媒インクを供給することも可能であるし、開閉バルブを繰り返し開閉することによって塗工ノズル30に断続的に触媒インクを供給することも可能である。   Catalyst ink is supplied to the coating nozzle 30 as a coating liquid from a coating liquid supply mechanism 35. The coating liquid supply mechanism 35 includes a tank that stores catalyst ink, a supply pipe that connects the tank and the coating nozzle 30 in communication, and an open / close valve that is provided in the supply pipe. The coating liquid supply mechanism 35 can continuously supply the catalyst ink to the coating nozzle 30 by continuously opening the opening / closing valve, or can be intermittently connected to the coating nozzle 30 by repeatedly opening / closing the opening / closing valve. In addition, it is possible to supply catalyst ink.

塗工液供給機構35から供給された触媒インクは、吸着ローラ20に吸着支持されて搬送される電解質膜2に塗工ノズル30から塗工される。塗工液供給機構35が連続して触媒インクを供給する場合には電解質膜2に触媒インクが連続的に塗工され、断続的に触媒インクを供給する場合には電解質膜2に触媒インクが間欠塗工される。   The catalyst ink supplied from the coating liquid supply mechanism 35 is applied from the coating nozzle 30 to the electrolyte membrane 2 that is conveyed while being adsorbed and supported by the adsorption roller 20. When the coating liquid supply mechanism 35 continuously supplies the catalyst ink, the catalyst ink is continuously applied to the electrolyte membrane 2, and when the catalyst ink is intermittently supplied, the catalyst ink is applied to the electrolyte membrane 2. Intermittent coating.

乾燥炉40は、吸着ローラ20の外周面の一部を覆うように設けられている。図4に示すように、乾燥炉40は、3つの乾燥ゾーン41,42,43、および、2つの熱遮断ゾーン44,45の合計5つのゾーンに分割されている。3つの乾燥ゾーン41,42,43のそれぞれは、図外の熱風送風部からの熱風送風により、吸着ローラ20の外周面に向けて熱風を吹き付ける。乾燥炉40からの熱風の吹き付けによって、電解質膜2に塗工された触媒インクが乾燥される。   The drying furnace 40 is provided so as to cover a part of the outer peripheral surface of the suction roller 20. As shown in FIG. 4, the drying furnace 40 is divided into a total of five zones including three drying zones 41, 42, 43 and two heat blocking zones 44, 45. Each of the three drying zones 41, 42, and 43 blows hot air toward the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 by hot air blowing from a hot air blowing unit (not shown). The catalyst ink applied to the electrolyte membrane 2 is dried by blowing hot air from the drying furnace 40.

3つの乾燥ゾーン41,42,43は、吹き付ける熱風の温度が異なる。3つの乾燥ゾーン41,42,43が吹き付ける熱風の温度は、吸着ローラ20による電解質膜2の搬送方向の上流側から下流側に向けて(図4の紙面上にて時計回りに)順次高くなる。例えば、最も上流側の乾燥ゾーン41の熱風温度は室温〜40℃であり、中間の乾燥ゾーン42の熱風温度は40℃〜80℃であり、最も下流側の乾燥ゾーン43の熱風温度は50℃〜100℃である。   The three drying zones 41, 42, and 43 differ in the temperature of the hot air that is blown. The temperature of the hot air blown by the three drying zones 41, 42, 43 sequentially increases from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20 (clockwise on the paper surface of FIG. 4). . For example, the hot air temperature of the most upstream drying zone 41 is room temperature to 40 ° C., the hot air temperature of the intermediate drying zone 42 is 40 ° C. to 80 ° C., and the hot air temperature of the most downstream drying zone 43 is 50 ° C. ~ 100 ° C.

2つの熱遮断ゾーン44,45は、電解質膜2の搬送方向に沿って乾燥ゾーン41,42,43の両端に設けられている。熱遮断ゾーン44は乾燥ゾーン41の上流側に設けられ、熱遮断ゾーン45は乾燥ゾーン43の下流側に設けられている。2つの熱遮断ゾーン44,45は、図外の排気部からの排気により、吸着ローラ20の外周面近傍の雰囲気を吸引する。これによって、乾燥ゾーン41,42,43から吹き出された熱風が乾燥炉40を超えて吸着ローラ20の上流側および下流側に流れ出るのを防止するとともに、乾燥時に触媒インクから生じた溶媒蒸気などが乾燥炉40の外部に漏出するのを防止することができる。なお、少なくとも上流側の熱遮断ゾーン44が設けられていれば、乾燥ゾーン41,42,43から吹き出された熱風が塗工ノズル30に流れ込んで吐出口近傍を乾燥させることに起因した塗工不良の発生を防止することができる。   The two heat shielding zones 44 and 45 are provided at both ends of the drying zones 41, 42 and 43 along the transport direction of the electrolyte membrane 2. The heat blocking zone 44 is provided on the upstream side of the drying zone 41, and the heat blocking zone 45 is provided on the downstream side of the drying zone 43. The two heat shut-off zones 44 and 45 suck the atmosphere in the vicinity of the outer peripheral surface of the suction roller 20 by exhausting air from an exhaust unit (not shown). This prevents hot air blown from the drying zones 41, 42, 43 from flowing over the drying furnace 40 to the upstream side and downstream side of the adsorption roller 20, and solvent vapor generated from the catalyst ink during drying. Leakage to the outside of the drying furnace 40 can be prevented. If at least the upstream heat-blocking zone 44 is provided, coating failure caused by hot air blown from the drying zones 41, 42, 43 flows into the coating nozzle 30 to dry the vicinity of the discharge port. Can be prevented.

図5は、吸着ローラ20および乾燥炉40の正面図である。乾燥炉40には、吸着ローラ20の幅方向(Y軸方向)に沿った両端にも吸引部46,47が設けられている。吸引部46,47は、熱遮断ゾーン44,45と同様に、周辺の雰囲気を吸引する。これによって、乾燥炉40の幅方向両端から漏出しようとする熱風および溶媒蒸気などをも吸引回収することができる。   FIG. 5 is a front view of the suction roller 20 and the drying furnace 40. The drying furnace 40 is also provided with suction portions 46 and 47 at both ends along the width direction (Y-axis direction) of the suction roller 20. The suction units 46 and 47 suck the ambient atmosphere as in the heat blocking zones 44 and 45. As a result, hot air, solvent vapor, and the like that are about to leak from both ends in the width direction of the drying furnace 40 can also be sucked and collected.

図1,3に戻り、吸着ローラ20による電解質膜2の搬送方向に沿って乾燥炉40よりも下流側に貼付部50が設けられている。貼付部50はラミネートローラ51を備える。ラミネートローラ51は、図示を省略するシリンダーによって吸着ローラ20の外周面から所定の間隔を隔てた位置に近接支持されている。ラミネートローラ51と吸着ローラ20の外周面との間隔は、乾燥処理後の電解質膜2の厚さ(電解質膜2と触媒層との合計厚さ)よりも小さい。従って、乾燥処理後の電解質膜2がラミネートローラ51と吸着ローラ20との間を通過するときに、ラミネートローラ51によって電解質膜2が吸着ローラ20の外周面に押し付けられる。ラミネートローラ51が押圧する力は、上記のシリンダーによってラミネートローラ51と吸着ローラ20との間隔を調整することによって制御される。   Returning to FIGS. 1 and 3, a sticking portion 50 is provided on the downstream side of the drying furnace 40 along the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the suction roller 20. The affixing unit 50 includes a laminating roller 51. The laminating roller 51 is closely supported at a position spaced apart from the outer peripheral surface of the suction roller 20 by a cylinder (not shown). The distance between the laminating roller 51 and the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 is smaller than the thickness of the electrolyte membrane 2 after the drying process (the total thickness of the electrolyte membrane 2 and the catalyst layer). Therefore, when the electrolyte membrane 2 after the drying process passes between the laminating roller 51 and the adsorption roller 20, the electrolyte membrane 2 is pressed against the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 by the laminating roller 51. The force that the laminating roller 51 presses is controlled by adjusting the distance between the laminating roller 51 and the suction roller 20 by the cylinder.

ラミネートローラ51は、例えば吸着ローラ20と同程度の幅を有する金属ローラとすることができる。ラミネートローラ51の内部にはヒータ95が設けられている(図13参照)。ヒータ95としては、例えばシーズヒータが用いられる。ヒータ95は、ラミネートローラ51を所定の温度に温調する。ラミネートローラ51のローラ表面の温度は図示省略の放射温度計によって計測されており、その放射温度計の計測結果に基づいてローラ表面が所定温度となるように制御部90がヒータ95を制御する。なお、ラミネートローラ51の径は適宜のものとすることができる。   The laminating roller 51 can be a metal roller having a width comparable to that of the suction roller 20, for example. A heater 95 is provided inside the laminating roller 51 (see FIG. 13). For example, a sheathed heater is used as the heater 95. The heater 95 adjusts the temperature of the laminating roller 51 to a predetermined temperature. The temperature of the roller surface of the laminating roller 51 is measured by a radiation thermometer (not shown), and the controller 90 controls the heater 95 so that the roller surface becomes a predetermined temperature based on the measurement result of the radiation thermometer. The diameter of the laminating roller 51 can be set appropriately.

製造装置1には、さらに支持フィルム巻出ローラ55、接合体巻取ローラ56およびテンション検知ローラ52,53が設けられている。支持フィルム巻出ローラ55は図示省略のモータによって連続的に回転される。支持フィルム巻出ローラ55には帯状の支持フィルム7が巻回されており、支持フィルム巻出ローラ55はその支持フィルム7を吸着ローラ20に向けて連続的に供給する。支持フィルム巻出ローラ55から送り出された支持フィルム7は、テンション検知ローラ52に懸架され、ラミネートローラ51および吸着ローラ20によるラミネート処理によって電解質膜2に貼り合わされるが、このラミネート処理についてはさらに後述する。   The manufacturing apparatus 1 further includes a support film unwinding roller 55, a joined body winding roller 56, and tension detection rollers 52 and 53. The support film unwinding roller 55 is continuously rotated by a motor (not shown). A belt-like support film 7 is wound around the support film unwinding roller 55, and the support film unwinding roller 55 continuously supplies the support film 7 toward the suction roller 20. The support film 7 sent out from the support film unwinding roller 55 is suspended on the tension detection roller 52 and bonded to the electrolyte membrane 2 by the laminating process by the laminating roller 51 and the suction roller 20, and this laminating process will be further described later. To do.

支持フィルム巻出ローラ55から送り出されて吸着ローラ20に供給される支持フィルム7の張力はテンション検知ローラ52によって検知される。テンション検知ローラ52は、テンション検知ローラ13と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより支持フィルム7に作用する張力を検知する。制御部90は、テンション検知ローラ52によって検知される支持フィルム7の張力が予め設定された値となるように支持フィルム巻出ローラ55の回転を制御する。   The tension of the support film 7 fed from the support film unwinding roller 55 and supplied to the suction roller 20 is detected by the tension detection roller 52. Similar to the tension detection roller 13, the tension detection roller 52 detects the tension acting on the support film 7 by measuring the load acting on the shaft with a load cell. The controller 90 controls the rotation of the support film unwinding roller 55 so that the tension of the support film 7 detected by the tension detection roller 52 becomes a preset value.

ラミネートローラ51および吸着ローラ20によるラミネート処理によって支持フィルム7が貼り合わされた膜・触媒層接合体5は、吸着ローラ20の外周面から離れてテンション検知ローラ53に懸架され、接合体巻取ローラ56によって巻き取られる。接合体巻取ローラ56は、図示省略のモータによって連続的に回転されることにより、膜・触媒層接合体5を巻き取るとともに、吸着ローラ20から離れた膜・触媒層接合体5に一定の張力を付与する。接合体巻取ローラ56が膜・触媒層接合体5に与える張力はテンション検知ローラ53によって検知される。テンション検知ローラ53は、テンション検知ローラ13と同じく、軸に作用する荷重をロードセルによって測定することにより膜・触媒層接合体5に作用する張力を検知する。制御部90は、テンション検知ローラ53によって検知される膜・触媒層接合体5の張力が予め設定された値となるように接合体巻取ローラ56の回転を制御する。   The membrane / catalyst layer assembly 5 on which the support film 7 is bonded by the laminating process using the laminating roller 51 and the suction roller 20 is suspended from the outer peripheral surface of the suction roller 20 and suspended on the tension detection roller 53, and the assembly winding roller 56. Is wound up by. The joined body winding roller 56 is continuously rotated by a motor (not shown) so as to wind up the membrane / catalyst layer assembly 5 and to be fixed to the membrane / catalyst layer assembly 5 away from the adsorption roller 20. Apply tension. The tension applied to the membrane / catalyst layer assembly 5 by the assembly winding roller 56 is detected by the tension detection roller 53. Similar to the tension detection roller 13, the tension detection roller 53 detects the tension acting on the membrane / catalyst layer assembly 5 by measuring the load acting on the shaft with a load cell. The controller 90 controls the rotation of the bonded body winding roller 56 so that the tension of the membrane / catalyst layer bonded body 5 detected by the tension detecting roller 53 becomes a preset value.

また、製造装置1は、表面冷却部60を備える。表面冷却部60は、吸着ローラ20の外周面に対向する位置であって、貼付ローラ19とラミネートローラ51との間に設けられている。表面冷却部60は、エアーノズルを備えており、吸着ローラ20の外周面に向けて冷却エアー(例えば5℃程度に冷却されている)を吹き付ける。表面冷却部60が冷却エアーを吹き付けることによって吸着ローラ20の外周面が冷却される。なお、表面冷却部60は、貼付ローラ19とラミネートローラ51との間に設けられているため、電解質膜2が吸着されていない吸着ローラ20の外周面にエアーを吹き付けることとなる。   In addition, the manufacturing apparatus 1 includes a surface cooling unit 60. The surface cooling unit 60 is located between the sticking roller 19 and the laminating roller 51 at a position facing the outer peripheral surface of the suction roller 20. The surface cooling unit 60 includes an air nozzle and blows cooling air (for example, cooled to about 5 ° C.) toward the outer peripheral surface of the suction roller 20. When the surface cooling unit 60 blows cooling air, the outer peripheral surface of the suction roller 20 is cooled. In addition, since the surface cooling unit 60 is provided between the sticking roller 19 and the laminating roller 51, air is blown to the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 on which the electrolyte membrane 2 is not adsorbed.

また、製造装置1は、塗工状態を検査するためのセンサーとして、検査カメラ71,75、ファイバーセンサー72,74、レーザ変位計73を備える。検査カメラ71,75は、例えばCCDカメラにて構成される。検査カメラ71は、張力付与部80の後ローラ83のローラ表面に対向する位置に設けられており、後ローラ83に懸架されている電解質膜2に形成されている触媒層の幅方向位置(Y軸方向の位置)を検出する。検査カメラ75は、吸着ローラ20の外周面に対向する位置であって、電解質膜2の搬送方向に沿って塗工ノズル30よりも下流側に設けられている。検査カメラ75は、塗工ノズル30によって塗工された直後の塗膜の幅方向位置(Y軸方向の位置)を検出する。   In addition, the manufacturing apparatus 1 includes inspection cameras 71 and 75, fiber sensors 72 and 74, and a laser displacement meter 73 as sensors for inspecting the coating state. The inspection cameras 71 and 75 are constituted by CCD cameras, for example. The inspection camera 71 is provided at a position facing the roller surface of the rear roller 83 of the tension applying unit 80, and the position in the width direction (Y of the catalyst layer formed on the electrolyte membrane 2 suspended from the rear roller 83) Axial position) is detected. The inspection camera 75 is provided at a position facing the outer peripheral surface of the suction roller 20 and downstream of the coating nozzle 30 along the transport direction of the electrolyte membrane 2. The inspection camera 75 detects the position in the width direction (position in the Y-axis direction) of the coating film immediately after coating by the coating nozzle 30.

ファイバーセンサー72,74は、光ファイバー内を伝送された光を照射し、その反射光によって対象物の存在を検出するセンサーである。ファイバーセンサー72は、吸着ローラ20の外周面に対向する位置であって、電解質膜2の搬送方向に沿って塗工ノズル30よりも上流側に設けられている。ファイバーセンサー72は、塗工処理前の電解質膜2に形成されている触媒層の搬送方向に沿った位置(吸着ローラ20の周方向に沿った位置)を検出する。一方のファイバーセンサー74は、吸着ローラ20の外周面に対向する位置であって、電解質膜2の搬送方向に沿って塗工ノズル30よりも下流側に設けられている。ファイバーセンサー74は、塗工ノズル30によって塗工された直後の塗膜の搬送方向に沿った位置(吸着ローラ20の周方向に沿った位置)を検出する。   The fiber sensors 72 and 74 are sensors that irradiate the light transmitted through the optical fiber and detect the presence of the object by the reflected light. The fiber sensor 72 is provided at a position facing the outer peripheral surface of the suction roller 20 and upstream of the coating nozzle 30 along the transport direction of the electrolyte membrane 2. The fiber sensor 72 detects a position (position along the circumferential direction of the suction roller 20) along the transport direction of the catalyst layer formed on the electrolyte membrane 2 before the coating treatment. One fiber sensor 74 is provided at a position facing the outer peripheral surface of the suction roller 20 and downstream of the coating nozzle 30 along the conveying direction of the electrolyte membrane 2. The fiber sensor 74 detects a position (position along the circumferential direction of the suction roller 20) along the transport direction of the coating film immediately after coating by the coating nozzle 30.

レーザ変位計73は、照射したレーザ光の反射光から対象物までの変位量を検出する。レーザ変位計73は、吸着ローラ20の外周面に対向する位置であって、電解質膜2の搬送方向に沿って塗工ノズル30よりも下流側に設けられている。レーザ変位計73は、塗工ノズル30によって塗工された直後の塗膜の厚さを検出する。なお、図1では、電解質膜2の搬送方向に沿って上流側からレーザ変位計73、ファイバーセンサー74、検査カメラ75の順に配置されているが、これら3つのセンサーの配置順序はこれに限定されるものではなく任意である。   The laser displacement meter 73 detects the amount of displacement from the reflected light of the irradiated laser light to the object. The laser displacement meter 73 is provided at a position facing the outer peripheral surface of the suction roller 20 and downstream of the coating nozzle 30 along the conveying direction of the electrolyte membrane 2. The laser displacement meter 73 detects the thickness of the coating film immediately after coating by the coating nozzle 30. In FIG. 1, the laser displacement meter 73, the fiber sensor 74, and the inspection camera 75 are arranged in this order from the upstream side along the conveying direction of the electrolyte membrane 2, but the arrangement order of these three sensors is limited to this. It is not a thing but arbitrary.

さらに、製造装置1は、装置に設けられた各機構を制御する制御部90を備える。制御部90のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部90は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部90のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって、製造装置1に設けられた各動作機構が制御されて膜・触媒層接合体5の製造処理が進行する。   Furthermore, the manufacturing apparatus 1 includes a control unit 90 that controls each mechanism provided in the apparatus. The configuration of the control unit 90 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 90 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It is configured with a magnetic disk. When the CPU of the control unit 90 executes a predetermined processing program, each operation mechanism provided in the manufacturing apparatus 1 is controlled, and the manufacturing process of the membrane / catalyst layer assembly 5 proceeds.

次に、上記の構成を有する膜・触媒層接合体の製造装置1における処理手順について説明する。図6は、製造装置1において膜・触媒層接合体5が製造される手順を示すフローチャートである。以下に説明する膜・触媒層接合体5の製造手順は、制御部90が製造装置1の各動作機構を制御することにより進行する。   Next, a processing procedure in the membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus 1 having the above-described configuration will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for manufacturing the membrane / catalyst layer assembly 5 in the manufacturing apparatus 1. The manufacturing procedure of the membrane / catalyst layer assembly 5 described below proceeds by the control unit 90 controlling each operation mechanism of the manufacturing apparatus 1.

まず、電解質膜巻出ローラ12がバックシート6付きの電解質膜2を巻き出す(ステップS1)。電解質膜2としては、従来より固体高分子形燃料電池の膜・触媒層接合体用途に用いられているフッ素系や炭化水素系などの高分子電解質膜を使用することができる。例えば、電解質膜2として、パーフルオロカーボンスルホン酸を含む高分子電解質膜(例えば、米国DuPont社製のNafion(登録商標)、旭硝子(株)製のFlemion(登録商標)、旭化成(株)製のAciplex(登録商標)、ゴア(Gore)社製のGoreselect(登録商標)など)を使用することができる。   First, the electrolyte membrane unwinding roller 12 unwinds the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 (step S1). As the electrolyte membrane 2, it is possible to use a polymer electrolyte membrane such as a fluorine-based or hydrocarbon-based polymer conventionally used for membrane / catalyst layer assembly applications of solid polymer fuel cells. For example, as the electrolyte membrane 2, a polymer electrolyte membrane containing perfluorocarbon sulfonic acid (for example, Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, USA, Flemion (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., and Aciplex manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd. (Registered trademark), Goreselect (registered trademark) manufactured by Gore, etc.) can be used.

上記の電解質膜2は、非常に薄くて機械的強度が弱く、大気中の少量の湿気によっても容易に膨潤する一方で湿度が低くなると収縮する特性を有しており、極めて変形しやすい。このため、電解質膜巻出ローラ12には、電解質膜2の変形を防止するために初期状態としてバックシート6付きの電解質膜2が巻回されている。電解質膜2は大気中に含まれる少量の湿気によっても極めて容易に変形するため、電解質膜2の製造時に巻き取られる段階で形状保持のための帯状の樹脂フィルムであるバックシート6が貼り付けられた状態となっている。   The electrolyte membrane 2 is very thin and weak in mechanical strength, and easily swells even with a small amount of moisture in the atmosphere, while shrinking when the humidity is low, and is very easily deformed. For this reason, the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 is wound around the electrolyte membrane unwinding roller 12 as an initial state in order to prevent deformation of the electrolyte membrane 2. Since the electrolyte membrane 2 is very easily deformed even by a small amount of moisture contained in the atmosphere, a back sheet 6 that is a belt-like resin film for maintaining the shape is attached at the stage of being wound up when the electrolyte membrane 2 is manufactured. It is in the state.

バックシート6としては、機械的な強度に富んで形状保持機能に優れた樹脂材料、例えばPEN(ポリエチレンナフタレート)やPET(ポリエチレンテレフタレート)のフィルムを用いることができる。本実施形態では、電解質膜2の裏面にバックシート6が貼り合わされている。なお、電解質膜2の表面と裏面とでは電解質膜としての性質に相違があるものではなく、単に区別のための便宜上、バックシート6が貼り合わされている側の面を裏面としているに過ぎない。   As the back sheet 6, a resin material having a high mechanical strength and an excellent shape holding function, for example, a film of PEN (polyethylene naphthalate) or PET (polyethylene terephthalate) can be used. In the present embodiment, the back sheet 6 is bonded to the back surface of the electrolyte membrane 2. Note that there is no difference in properties as an electrolyte membrane between the front surface and the back surface of the electrolyte membrane 2, and the surface on the side where the back sheet 6 is bonded is merely the back surface for the sake of convenience for distinction.

電解質膜巻出ローラ12に巻回された初期状態のバックシート6付き電解質膜2において、電解質膜2の膜厚は5μm〜30μmであり、幅は最大で300mm程度である。また、バックシート6の膜厚は25μm〜100μmであり、その幅は電解質膜2の幅と同等かそれより若干大きい。   In the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 in an initial state wound around the electrolyte membrane unwinding roller 12, the thickness of the electrolyte membrane 2 is 5 μm to 30 μm, and the width is about 300 mm at the maximum. Moreover, the film thickness of the back sheet 6 is 25 μm to 100 μm, and its width is equal to or slightly larger than the width of the electrolyte membrane 2.

また、本実施形態においては、電解質膜2の表面側には既に触媒層が形成されている。表面側の触媒層は、本発明に係る製造装置1とは別途の塗工装置にて、バックシート6が貼り合わされた状態の電解質膜2をそのままロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式で搬送しつつ、電解質膜2の表面に触媒インクを間欠塗工し、その塗膜を乾燥させることによって形成される。表面側の触媒層形成は、電解質膜2の裏面にバックシート6が貼り合わされたまま行われるため、電解質膜2の変形は生じない。   In the present embodiment, a catalyst layer is already formed on the surface side of the electrolyte membrane 2. The catalyst layer on the surface side is formed by a roll-to-roll system by directly applying the electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 attached thereto in a coating apparatus separate from the manufacturing apparatus 1 according to the present invention. The catalyst ink is intermittently applied to the surface of the electrolyte membrane 2 while being conveyed, and the coating film is dried. The formation of the catalyst layer on the front side is performed while the back sheet 6 is adhered to the back surface of the electrolyte membrane 2, so that the deformation of the electrolyte membrane 2 does not occur.

図7は、電解質膜巻出ローラ12から巻き出される時点での電解質膜2の断面図である。図8は、電解質膜2の表面に形成された触媒層9を示す図である。図7,8に示すように、電解質膜2の表面には一定サイズの触媒層9が一定間隔で断続的に形成されている。また、電解質膜2の裏面にはバックシート6が貼り合わされている。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 when it is unwound from the electrolyte membrane unwinding roller 12. FIG. 8 is a view showing the catalyst layer 9 formed on the surface of the electrolyte membrane 2. As shown in FIGS. 7 and 8, a catalyst layer 9 having a certain size is intermittently formed on the surface of the electrolyte membrane 2 at regular intervals. A back sheet 6 is bonded to the back surface of the electrolyte membrane 2.

図7に示すようなバックシート6付きの電解質膜2が電解質膜巻出ローラ12から巻き出され、テンション検知ローラ13に懸架されて剥離部10へと送り出される。電解質膜巻出ローラ12から送り出されて剥離ローラ11に至るまでのバックシート付き電解質膜2の張力はテンション検知ローラ13によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように電解質膜巻出ローラ12の回転が制御される。なお、テンション検知ローラ13は、バックシート6と接触するため、つまり電解質膜2とは直接には接触しないため、テンション検知ローラ13との接触によって電解質膜2が変形することは防止される。   The electrolyte membrane 2 with the back sheet 6 as shown in FIG. 7 is unwound from the electrolyte membrane unwinding roller 12, suspended on the tension detection roller 13, and sent to the peeling unit 10. The tension of the electrolyte membrane 2 with the back sheet from the electrolyte membrane unwinding roller 12 to the peeling roller 11 is detected by the tension detection roller 13, and the electrolyte membrane winding is performed so that the measured value becomes a preset value. The rotation of the exit roller 12 is controlled. Since the tension detection roller 13 is in contact with the back sheet 6, that is, not in direct contact with the electrolyte membrane 2, the electrolyte membrane 2 is prevented from being deformed by contact with the tension detection roller 13.

剥離部10では、剥離ローラ11とニップローラ16とに挟み込まれた電解質膜2の裏面からバックシート6が剥離される(ステップS2)。電解質膜2から剥離されたバックシート6は、テンション検知ローラ15に懸架されてバックシート巻取ローラ14によって巻き取られる。剥離ローラ11にて電解質膜2から剥離されてバックシート巻取ローラ14に至るまでのバックシート6の張力はテンション検知ローラ15によって検知され、その測定値が予め設定された値となるようにバックシート巻取ローラ14の回転が制御される。   In the peeling part 10, the back sheet 6 is peeled from the back surface of the electrolyte membrane 2 sandwiched between the peeling roller 11 and the nip roller 16 (step S2). The back sheet 6 peeled off from the electrolyte membrane 2 is suspended by a tension detection roller 15 and taken up by the back sheet take-up roller 14. The tension of the backsheet 6 until it is peeled off from the electrolyte membrane 2 by the peeling roller 11 and reaches the backsheet take-up roller 14 is detected by the tension detection roller 15, and the measured value is set to a preset value. The rotation of the sheet take-up roller 14 is controlled.

バックシート6が剥離された電解質膜2は、剥離ローラ11から前ローラ82、テンションローラ81、後ローラ83を経て貼付ローラ19へと搬送される。前ローラ82、テンションローラ81、後ローラ83を備える張力付与部80は、剥離ローラ11にてバックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に一定の張力を付与する(ステップS3)。具体的には、剥離ローラ11にてバックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に作用する張力はテンションセンサー84によって検知される。そのテンションセンサー84の検知結果が予め定められている設定値となるように、テンションコントローラ85が電空レギュレーター86を介してシリンダー87に与える空気圧を制御し、テンションローラ81の位置を調整する。テンションセンサー84の検知結果が当該設定値よりも大きくなっている場合には、テンションコントローラ85がシリンダー87を制御してテンションローラ81を図2中右向きに移動させて電解質膜2に作用する張力を低下させる。逆に、テンションセンサー84の検知結果が当該設定値よりも小さくなっている場合には、テンションコントローラ85がシリンダー87を制御してテンションローラ81を図2中左向きに移動させて電解質膜2に作用する張力を増大させる。このようにして、張力付与部80は、バックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に一定の張力を付与する。   The electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled is conveyed from the peeling roller 11 to the sticking roller 19 through the front roller 82, the tension roller 81, and the rear roller 83. The tension applying unit 80 including the front roller 82, the tension roller 81, and the rear roller 83 applies a constant tension to the electrolyte membrane 2 from when the back sheet 6 is peeled off by the peeling roller 11 until it is adsorbed by the suction roller 20. (Step S3). Specifically, the tension sensor 84 detects the tension acting on the electrolyte membrane 2 from when the back sheet 6 is peeled off by the peeling roller 11 until it is sucked by the suction roller 20. The tension controller 85 controls the air pressure applied to the cylinder 87 via the electropneumatic regulator 86 so that the detection result of the tension sensor 84 becomes a predetermined set value, thereby adjusting the position of the tension roller 81. When the detection result of the tension sensor 84 is larger than the set value, the tension controller 85 controls the cylinder 87 and moves the tension roller 81 to the right in FIG. Reduce. Conversely, when the detection result of the tension sensor 84 is smaller than the set value, the tension controller 85 controls the cylinder 87 and moves the tension roller 81 leftward in FIG. Increase the tension. In this way, the tension applying unit 80 applies a certain tension to the electrolyte membrane 2 from when the back sheet 6 is peeled off until it is adsorbed by the adsorption roller 20.

上述したように、燃料電池用の電解質膜2は、非常に薄くて機械的強度が弱く、極めて変形しやすい。このような脆弱な電解質膜2を補強するために裏面にバックシート6が貼り合わされているのであるが、燃料電池の膜・触媒層接合体を製造するためには電解質膜2の両面に異なる極性の触媒層を形成する必要があり、そのためには電解質膜2の裏面からバックシート6を剥離せざるを得ない。すなわち、電解質膜2の表面側のみであればバックシート6を貼付したまま触媒インクを塗工して触媒層9を形成することができるのであるが、裏面側にも触媒インクを塗工するためには電解質膜2の裏面からバックシート6を剥離することが必須となる。   As described above, the electrolyte membrane 2 for a fuel cell is very thin, has a low mechanical strength, and is very easily deformed. In order to reinforce such a fragile electrolyte membrane 2, a back sheet 6 is bonded to the back surface, but in order to manufacture a membrane / catalyst layer assembly of a fuel cell, different polarities are provided on both surfaces of the electrolyte membrane 2. Therefore, the back sheet 6 must be peeled from the back surface of the electrolyte membrane 2. That is, if only the surface side of the electrolyte membrane 2 is used, the catalyst ink can be applied with the back sheet 6 attached to form the catalyst layer 9, but the catalyst ink is also applied to the back side. For this, it is essential to peel off the back sheet 6 from the back surface of the electrolyte membrane 2.

また、電解質膜2の変形防止の観点からは、特許文献3に開示されるように、バックシート6が貼り合わされた電解質膜2を吸着ローラ20に吸着支持させてからバックシート6を剥離するのが好ましいのであるが、電解質膜2とバックシート6との密着力が強い場合には剥離時にバックシート6に引っ張られて電解質膜2に皺が発生するおそれがある。従って、電解質膜2の密着力が強い場合には、本実施形態のように吸着ローラ20から隔離した位置に設けられた剥離部10にてバックシート6を剥離した電解質膜2を吸着ローラ20に吸着させるのが好ましい。   From the viewpoint of preventing deformation of the electrolyte membrane 2, as disclosed in Patent Document 3, the backsheet 6 is peeled off after the electrolyte membrane 2 to which the backsheet 6 is bonded is adsorbed and supported by the adsorption roller 20. However, when the adhesive force between the electrolyte membrane 2 and the back sheet 6 is strong, the electrolyte membrane 2 may be wrinkled by being pulled by the back sheet 6 at the time of peeling. Therefore, when the adhesion force of the electrolyte membrane 2 is strong, the electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 is peeled off by the peeling portion 10 provided at a position separated from the suction roller 20 as in this embodiment is applied to the suction roller 20. Adsorption is preferred.

但し、吸着ローラ20から隔離した位置にてバックシート6を剥離した場合には、補強のためのバックシート6が存在しない状態で電解質膜2を搬送する区間が生じる。具体的には、剥離ローラ11から吸着ローラ20に至るまでの電解質膜2はバックシート6が存在していない不安定な状態である。   However, when the back sheet 6 is peeled off at a position separated from the suction roller 20, there is a section in which the electrolyte membrane 2 is conveyed in a state where the back sheet 6 for reinforcement does not exist. Specifically, the electrolyte membrane 2 from the peeling roller 11 to the adsorption roller 20 is in an unstable state in which the back sheet 6 does not exist.

バックシート6が剥離された不安定な状態の電解質膜2に全く張力を与えることなく、その電解質膜2を吸着ローラ20に吸着させると皺が生じやすい。これを防止するためには、電解質膜2にある程度の張力を与えつつ吸着ローラ20に吸着させると効果的であるが、逆にあまりに強い張力を電解質膜2に与えた場合には、搬送方向に電解質膜2が伸びて搬送方向に沿った皺(縦皺と称される)が発生する。すなわち、電解質膜2に皺を発生させることなく電解質膜2を吸着ローラ20に吸着させるためには、剥離ローラ11にてバックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に適度な張力を与える必要がある。   If the electrolyte membrane 2 is adsorbed to the adsorption roller 20 without applying any tension to the unstable electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled off, wrinkles are likely to occur. In order to prevent this, it is effective to adsorb the electrolyte membrane 2 to the adsorption roller 20 while applying a certain amount of tension. Conversely, when an excessively strong tension is applied to the electrolyte membrane 2, The electrolyte membrane 2 is stretched to generate wrinkles (called vertical scissors) along the transport direction. That is, in order to cause the electrolyte membrane 2 to be adsorbed to the adsorption roller 20 without generating wrinkles in the electrolyte membrane 2, the electrolyte membrane from when the back sheet 6 is peeled off by the peeling roller 11 until it is adsorbed by the adsorption roller 20. It is necessary to give moderate tension to 2.

本願発明者は、バックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に与える張力について鋭意調査を行った。下記の表1にはバックシート6が剥離された電解質膜2に与える張力と吸着時の皺発生の有無との関係を示す。   The inventor of the present application has conducted intensive investigations on the tension applied to the electrolyte membrane 2 from when the back sheet 6 is peeled off until it is adsorbed by the adsorption roller 20. Table 1 below shows the relationship between the tension applied to the electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled and the presence or absence of wrinkles during adsorption.

Figure 2016048612
Figure 2016048612

ここでは、膜厚が5μm、15μm、27.5μmの3種類の電解質膜2を用いた。電解質膜2の幅はいずれも200mmである。表1に示す測定力とは、剥離ローラ11から吸着ローラ20に至るまでの電解質膜2にその搬送方向に沿って加える力である。その測定力を電解質膜2の断面積で除した値が張力となる。また、「シワ」の欄に、〇で示したのは吸着ローラ20への吸着時に電解質膜2に皺が発生しなかったものであり、×で示したのは電解質膜2に皺が生じたものである。   Here, three types of electrolyte membranes 2 having film thicknesses of 5 μm, 15 μm, and 27.5 μm were used. The width of each electrolyte membrane 2 is 200 mm. The measuring force shown in Table 1 is a force applied to the electrolyte membrane 2 from the peeling roller 11 to the adsorption roller 20 along the conveying direction. The value obtained by dividing the measuring force by the cross-sectional area of the electrolyte membrane 2 is the tension. Further, in the “wrinkle” column, a circle indicates that no wrinkle was generated on the electrolyte membrane 2 at the time of adsorption to the adsorption roller 20, and a cross indicates that a wrinkle occurred on the electrolyte membrane 2. Is.

表1に示すように、電解質膜2の膜厚にかかわらず、バックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に付与する張力が0.3N/mm以上7.0N/mm以下であれば、吸着ローラ20への吸着時に電解質膜2に皺が発生していない。このことより、バックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に張力付与部80が0.3N/mm以上7.0N/mm以下の張力を付与すれば、吸着ローラ20への吸着時に電解質膜2に皺が生じるのを防止することができる。なお、電解質膜2に与える張力の下限値はバックシート6と電解質膜2との密着力以上であり、張力の上限値は電解質膜2の降伏応力以下であることは勿論である。 As shown in Table 1, regardless of the thickness of the electrolyte membrane 2, the tension applied to the electrolyte membrane 2 from when the back sheet 6 is peeled off until it is adsorbed by the adsorption roller 20 is 0.3 N / mm 2 or more 7 If it is 0.0 N / mm 2 or less, no wrinkles are generated in the electrolyte membrane 2 at the time of adsorption to the adsorption roller 20. This shows that, when tension of the electrolyte membrane 2 tensioning portion 80 is 0.3 N / mm 2 or more 7.0 N / mm 2 or less to be adsorbed by the adsorption roller 20 from the back sheet 6 is peeled off In addition, it is possible to prevent wrinkles from being generated on the electrolyte membrane 2 during adsorption onto the adsorption roller 20. Of course, the lower limit value of the tension applied to the electrolyte membrane 2 is equal to or greater than the adhesion between the back sheet 6 and the electrolyte membrane 2, and the upper limit value of the tension is equal to or less than the yield stress of the electrolyte membrane 2.

張力付与部80は、テンションローラ81の位置を調整することによって、バックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に0.3N/mm以上7.0N/mm以下の一定の張力を付与する。このため、張力付与部80が電解質膜2に作用する張力を一定に維持すべく、テンションローラ81を図2中左向きに移動させた場合には、剥離部10から吸着ローラ20に至る電解質膜2の搬送経路における電解質膜2の長さが長くなる。逆に、張力付与部80が電解質膜2に作用する張力を一定に維持すべく、テンションローラ81を図2中右向きに移動させた場合には、剥離部10から吸着ローラ20に至る電解質膜2の搬送経路における電解質膜2の長さが短くなる。皺防止の観点からは、剥離部10から吸着ローラ20に至る搬送経路の電解質膜2の長さが大きく変動することは好ましくない。特に、剥離部10から吸着ローラ20に至る搬送経路の電解質膜2の長さが長くなった場合には、電解質膜2に皺が生じやすくなる。 The tension applying unit 80 adjusts the position of the tension roller 81 so that the electrolyte film 2 from when the back sheet 6 is peeled off until it is adsorbed by the adsorption roller 20 is 0.3 N / mm 2 or more and 7.0 N / mm. A constant tension of 2 or less is applied. Therefore, when the tension roller 81 is moved leftward in FIG. 2 in order to keep the tension acting on the electrolyte membrane 2 constant, the electrolyte membrane 2 from the peeling portion 10 to the adsorption roller 20 is maintained. The length of the electrolyte membrane 2 in the transport path becomes longer. On the contrary, when the tension roller 81 is moved rightward in FIG. 2 in order to keep the tension acting on the electrolyte membrane 2 constant, the electrolyte membrane 2 from the peeling portion 10 to the adsorption roller 20 is maintained. The length of the electrolyte membrane 2 in the transport path becomes shorter. From the viewpoint of preventing wrinkles, it is not preferable that the length of the electrolyte membrane 2 in the transport path from the peeling unit 10 to the suction roller 20 varies greatly. In particular, when the length of the electrolyte membrane 2 in the conveyance path from the peeling unit 10 to the adsorption roller 20 becomes long, wrinkles are likely to occur in the electrolyte membrane 2.

このため、本実施形態では、剥離部10から吸着ローラ20に至る搬送経路の電解質膜2の長さに応じて剥離ローラ11の回転速度(回転数)を調整し、当該搬送経路における電解質膜2の長さが一定となるようにしている(ステップS4)。具体的には、テンションローラ81の位置はコロガイド88によって測定されており、コロガイド88によって取得されたテンションローラ81の位置情報は制御部90に伝達される。制御部90は、コロガイド88の測定結果に基づいて、テンションローラ81が所定の位置にとどまるように剥離ローラ11の回転数を制御する。すなわち、テンションローラ81が図2中左向きに移動して剥離部10から吸着ローラ20に至る搬送経路の電解質膜2の長さが長くなっている場合には、制御部90は剥離ローラ11の回転数を低下させて剥離ローラ11よりも下流側への電解質膜2の送給速度を低下させる。逆に、テンションローラ81が図2中右向きに移動して剥離部10から吸着ローラ20に至る搬送経路の電解質膜2の長さが短くなった場合には、制御部90は剥離ローラ11の回転数を増加させて剥離ローラ11よりも下流側への電解質膜2の送給速度を増加させる。このようにして、剥離部10から吸着ローラ20に至る搬送経路の電解質膜2の長さが一定となるようにし、電解質膜2の長さの変動を抑制してより確実に皺の発生を防止している。なお、剥離部10から吸着ローラ20に至る搬送経路の電解質膜2の長さは吸着ローラ20の回転速度によっても調整可能ではあるが、吸着ローラ20の回転速度は塗工処理時間および乾燥時間に影響を与えるため安易に変更することは好ましくない。   For this reason, in this embodiment, the rotational speed (number of rotations) of the peeling roller 11 is adjusted according to the length of the electrolyte film 2 in the conveyance path from the peeling unit 10 to the suction roller 20, and the electrolyte film 2 in the conveyance path is adjusted. Is made constant (step S4). Specifically, the position of the tension roller 81 is measured by the roller guide 88, and the position information of the tension roller 81 acquired by the roller guide 88 is transmitted to the control unit 90. The control unit 90 controls the number of rotations of the peeling roller 11 based on the measurement result of the roller guide 88 so that the tension roller 81 stays at a predetermined position. That is, when the tension roller 81 moves leftward in FIG. 2 and the length of the electrolyte membrane 2 in the conveyance path from the peeling unit 10 to the adsorption roller 20 is long, the control unit 90 rotates the peeling roller 11. The feeding speed of the electrolyte membrane 2 to the downstream side of the peeling roller 11 is reduced by decreasing the number. On the other hand, when the tension roller 81 moves rightward in FIG. 2 and the length of the electrolyte membrane 2 in the conveyance path from the peeling unit 10 to the adsorption roller 20 becomes short, the control unit 90 rotates the peeling roller 11. The feeding speed of the electrolyte membrane 2 to the downstream side of the peeling roller 11 is increased by increasing the number. In this way, the length of the electrolyte membrane 2 in the conveyance path from the peeling unit 10 to the suction roller 20 is made constant, and fluctuations in the length of the electrolyte membrane 2 are suppressed, thereby preventing wrinkles more reliably. doing. Although the length of the electrolyte membrane 2 in the conveyance path from the peeling unit 10 to the suction roller 20 can be adjusted by the rotation speed of the suction roller 20, the rotation speed of the suction roller 20 depends on the coating processing time and the drying time. It is not preferable to change it easily because it affects it.

また、電解質膜2が後ローラ83を通過するときに、電解質膜2の表面に形成されている触媒層9の幅方向位置(Y軸方向の位置)が検査カメラ71によって検出される。電解質膜2が後ローラ83を通過するときには、電解質膜2の裏面側が後ローラ83に接している。よって、検査カメラ71は、触媒層9が形成されている表面側から電解質膜2を撮像して触媒層9の幅方向位置を検出することができる。検査カメラ71によって検出された触媒層9の幅方向位置は制御部90に伝達される。   Further, when the electrolyte membrane 2 passes the rear roller 83, the inspection camera 71 detects the position in the width direction (position in the Y-axis direction) of the catalyst layer 9 formed on the surface of the electrolyte membrane 2. When the electrolyte membrane 2 passes through the rear roller 83, the back side of the electrolyte membrane 2 is in contact with the rear roller 83. Therefore, the inspection camera 71 can detect the position in the width direction of the catalyst layer 9 by imaging the electrolyte membrane 2 from the surface side where the catalyst layer 9 is formed. The position in the width direction of the catalyst layer 9 detected by the inspection camera 71 is transmitted to the control unit 90.

バックシート6が剥離された後に一定の張力を付与されつつ吸着ローラ20に到達した電解質膜2は、貼付ローラ19によって吸着ローラ20の外周面に吸着される(ステップS5)。図9は、貼付ローラ19によって電解質膜2を吸着ローラ20に吸着させる様子を示す図である。バックシート6が剥離された電解質膜2は貼付ローラ19と吸着ローラ20との間に挟み込まれる。貼付ローラ19は、バックシート6が剥離された電解質膜2の表面を吸着ローラ20に押し付けることにより、電解質膜2を吸着ローラ20に吸着支持させる。電解質膜2の表面には触媒層9が形成されているのであるが、図9に示すように、その触媒層9とともに電解質膜2の表面が吸着ローラ20の外周面に吸着される。張力付与部80によって一定の張力を付与されている電解質膜2が貼付ローラ19によって吸着ローラ20の外周面に押し付けられて吸着されるため、電解質膜2は皺が発生することなく吸着ローラ20の外周面に吸着支持されることとなる。   The electrolyte membrane 2 that has reached the suction roller 20 while being given a constant tension after the backsheet 6 is peeled off is sucked to the outer peripheral surface of the suction roller 20 by the sticking roller 19 (step S5). FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the electrolyte membrane 2 is adsorbed to the adsorption roller 20 by the sticking roller 19. The electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled is sandwiched between the sticking roller 19 and the suction roller 20. The affixing roller 19 adsorbs and supports the electrolyte membrane 2 on the adsorption roller 20 by pressing the surface of the electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled against the adsorption roller 20. Although the catalyst layer 9 is formed on the surface of the electrolyte membrane 2, the surface of the electrolyte membrane 2 is adsorbed on the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 together with the catalyst layer 9 as shown in FIG. 9. Since the electrolyte membrane 2 to which a certain tension is applied by the tension applying unit 80 is pressed against the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 by the sticking roller 19 and is adsorbed, the electrolyte membrane 2 does not generate wrinkles. It will be supported by suction on the outer peripheral surface.

また、貼付ローラ19によって電解質膜2を吸着ローラ20に吸着させるときには、エアーパージ機構18によって加圧空気を供給して貼付ローラ19の外周面から空気を噴出させる。密着力の強い電解質膜2を用いる場合、吸着ローラ20への吸着時に電解質膜2の裏面が貼付ローラ19に貼り付くおそれがある。このような貼付ローラ19への貼り付きが生じると電解質膜2に皺が発生する新たな原因となる。このため、エアーパージ機構18によって貼付ローラ19の外周面から空気を噴出し、電解質膜2自体が貼付ローラ19に貼り付くのを防止してより確実に電解質膜2を皺無く吸着ローラ20に吸着させることができる。   Further, when the electrolyte membrane 2 is adsorbed by the adsorbing roller 20 by the adhering roller 19, pressurized air is supplied by the air purge mechanism 18 and air is ejected from the outer peripheral surface of the adhering roller 19. When the electrolyte membrane 2 having a strong adhesion is used, the back surface of the electrolyte membrane 2 may stick to the sticking roller 19 during the suction onto the suction roller 20. Such sticking to the sticking roller 19 becomes a new cause of wrinkles on the electrolyte membrane 2. For this reason, air is ejected from the outer peripheral surface of the sticking roller 19 by the air purge mechanism 18 to prevent the electrolyte membrane 2 itself from sticking to the sticking roller 19, and more reliably attract the electrolyte membrane 2 to the suction roller 20 without any loss. Can be made.

吸着ローラ20は、電解質膜2の表面を吸着する。気孔率が15%〜50%の多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ20の吸引口21に90kPa以上の負圧を付与することによって、電解質膜2を吸着しているか否かに関わらず、吸着ローラ20の外周面には10kPa以上の負圧が均一に作用する。従って、電解質膜2の幅の大小に関わらず、吸着ローラ20は電解質膜2を一定の吸引圧にて安定して吸着支持することができる。また、吸着ローラ20の吸着による電解質膜2の変形も抑制することができる。   The adsorption roller 20 adsorbs the surface of the electrolyte membrane 2. Regardless of whether or not the electrolyte membrane 2 is adsorbed by applying a negative pressure of 90 kPa or more to the suction port 21 of the adsorption roller 20 made of porous ceramics having a porosity of 15% to 50%, A negative pressure of 10 kPa or more acts uniformly on the outer peripheral surface of the suction roller 20. Therefore, regardless of the width of the electrolyte membrane 2, the adsorption roller 20 can stably adsorb and support the electrolyte membrane 2 with a constant suction pressure. Further, deformation of the electrolyte membrane 2 due to the adsorption of the adsorption roller 20 can be suppressed.

また、吸着ローラ20の外周面の表面粗さは、Rzが5μm以下であるとともに、吸着ローラ20の気孔径は5μm以下であるため、電解質膜2には吸着支持にともなう吸着痕は生じにくい。すなわち、本実施形態の吸着ローラ20は、脆弱な機械的性質を有する電解質膜2を変形させたり吸着痕を生じさせることなく安定して吸着支持することができるのである。   Further, the surface roughness of the outer peripheral surface of the suction roller 20 is Rz of 5 μm or less and the pore diameter of the suction roller 20 is 5 μm or less. That is, the suction roller 20 of the present embodiment can stably support the adsorption without causing the electrolyte membrane 2 having fragile mechanical properties to be deformed or causing a suction mark.

図9に示すように、電解質膜2を吸着支持した吸着ローラ20がY軸方向に沿った中心軸を回転中心として回転することにより、電解質膜2が吸着ローラ20の外周面に支持されて搬送される。吸着ローラ20に吸着支持されて搬送される電解質膜2が塗工ノズル30に到達する前に、電解質膜2の表面に形成されている触媒層9の搬送方向に沿った位置(吸着ローラ20の周方向に沿った位置)がファイバーセンサー72によって検出される。このとき、触媒層9が形成されている電解質膜2の表面側は吸着ローラ20によって吸着されているため、ファイバーセンサー72は電解質膜2の裏面側から検出することになるのであるが、電解質膜2は半透明であるため、ファイバーセンサー72は電解質膜2の裏面側からであっても表面の電解質膜2を検出することができる。ファイバーセンサー72によって検出された触媒層9の搬送方向に沿った位置は制御部90に伝達される。   As shown in FIG. 9, the adsorption roller 20 that adsorbs and supports the electrolyte membrane 2 rotates around the central axis along the Y-axis direction, so that the electrolyte membrane 2 is supported by the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 and conveyed. Is done. Before the electrolyte membrane 2 conveyed by being adsorbed and supported by the adsorption roller 20 reaches the coating nozzle 30, a position along the conveyance direction of the catalyst layer 9 formed on the surface of the electrolyte membrane 2 (of the adsorption roller 20). The position along the circumferential direction) is detected by the fiber sensor 72. At this time, since the surface side of the electrolyte membrane 2 on which the catalyst layer 9 is formed is adsorbed by the adsorption roller 20, the fiber sensor 72 detects from the back side of the electrolyte membrane 2. Since 2 is translucent, the fiber sensor 72 can detect the electrolyte membrane 2 on the surface even from the back side of the electrolyte membrane 2. The position along the transport direction of the catalyst layer 9 detected by the fiber sensor 72 is transmitted to the control unit 90.

次に、吸着ローラ20に吸着支持されて搬送される電解質膜2の裏面には、塗工ノズル30から触媒インクが塗工される(ステップS6)。本実施形態で使用される触媒インクは、例えば、触媒粒子、イオン伝導性電解質および分散媒を含有する。触媒粒子としては、公知または市販のものを使用することができ、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおける燃料電池反応を起こさせるものであれば特に限定されず、例えば白金(Pt)、白金合金、白金化合物等を用いることができる。このうち白金合金としては、例えば、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、イリジウム(Ir)、鉄(Fe)等からなる群から選択された少なくとも1種の金属と白金との合金を挙げることができる。一般的には、カソード用の触媒インクの触媒粒子には白金、アノード用の触媒インクの触媒粒子には上述の白金合金が用いられる。   Next, catalyst ink is applied from the coating nozzle 30 to the back surface of the electrolyte membrane 2 that is conveyed while being supported by the adsorption roller 20 (step S6). The catalyst ink used in this embodiment contains, for example, catalyst particles, an ion conductive electrolyte, and a dispersion medium. As the catalyst particles, known or commercially available particles can be used, and are not particularly limited as long as they cause a fuel cell reaction at the anode or cathode of the polymer fuel cell. For example, platinum (Pt), platinum alloy Platinum compounds can be used. Among these, as the platinum alloy, for example, at least one selected from the group consisting of ruthenium (Ru), palladium (Pd), nickel (Ni), molybdenum (Mo), iridium (Ir), iron (Fe), and the like. An alloy of metal and platinum can be mentioned. Generally, platinum is used for the catalyst particles of the catalyst ink for the cathode, and the above-described platinum alloy is used for the catalyst particles of the catalyst ink for the anode.

また、触媒粒子は、触媒微粒子が炭素粉に担持された、いわゆる触媒担持炭素粉であっても良い。触媒担持炭素の平均粒子径は、通常10nm〜100nm程度、好ましくは20nm〜80nm程度、最も好ましくは40nm〜50nm程度である。触媒微粒子を担持する炭素粉は特に制限されるものではなく、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、黒鉛、活性炭、カーボン繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。これらは、1種単独で使用しても良いし、2種以上併用しても良い。   The catalyst particles may be so-called catalyst-supported carbon powder in which catalyst fine particles are supported on carbon powder. The average particle size of the catalyst-supporting carbon is usually about 10 nm to 100 nm, preferably about 20 nm to 80 nm, and most preferably about 40 nm to 50 nm. The carbon powder supporting the catalyst fine particles is not particularly limited, and examples thereof include carbon black such as channel black, furnace black, ketjen black, acetylene black, and lamp black, graphite, activated carbon, carbon fiber, and carbon nanotube. It is done. These may be used alone or in combination of two or more.

上記のような触媒粒子に溶媒を加えてスリットノズルから塗布可能なペーストとする。溶媒としては、水、エタノール、n−プロパノールおよびn−ブタノールなどのアルコール系、並びに、エーテル系、エステル系およびフッ素系などの有機溶剤を用いることができる。   A solvent is added to the catalyst particles as described above to obtain a paste that can be applied from a slit nozzle. As the solvent, water, ethanol, alcohols such as n-propanol and n-butanol, and organic solvents such as ethers, esters and fluorines can be used.

さらに、触媒粒子に溶媒を加えた溶液にイオン交換基を有するアイオノマーを上記溶媒中に分散させた高分子電解質溶液を加える。一例として、白金を50wt%担持したカーボンブラック(田中貴金属工業(株)製の「TEC10E50E」)を水、エタノールおよび高分子電解質溶液(米国DuPont社製のNafion液「D2020」)に分散させて触媒インクを得ることができる。   Further, a polymer electrolyte solution in which an ionomer having an ion exchange group is dispersed in the solvent is added to a solution obtained by adding a solvent to the catalyst particles. As an example, carbon black supporting 50 wt% platinum (“TEC10E50E” manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) is dispersed in water, ethanol and a polymer electrolyte solution (Nafion liquid “D2020” manufactured by DuPont USA) as a catalyst. Ink can be obtained.

このようにして混合されたペーストを触媒インクとして塗工液供給機構35から塗工ノズル30に供給する。塗工液供給機構35から供給された触媒インクは、塗工ノズル30から電解質膜2の裏面に塗工される。なお、電解質膜2に塗工する触媒インクは、カソード用であってもアノード用であっても良いが、表面に形成されている触媒層9とは逆極性の触媒インクが裏面に塗工される。   The paste thus mixed is supplied as a catalyst ink from the coating liquid supply mechanism 35 to the coating nozzle 30. The catalyst ink supplied from the coating liquid supply mechanism 35 is applied from the coating nozzle 30 to the back surface of the electrolyte membrane 2. The catalyst ink applied to the electrolyte membrane 2 may be for the cathode or the anode, but a catalyst ink having a polarity opposite to that of the catalyst layer 9 formed on the surface is applied on the back surface. The

また、本実施形態では、塗工液供給機構35が触媒インクを断続的に塗工ノズル30に供給することによって、吸着ローラ20に吸着支持されて搬送される電解質膜2の裏面に塗工ノズル30から間欠塗工を行っている。図10は、電解質膜2に触媒インクが間欠塗工された状態を示す図である。また、図11は、触媒インクが間欠塗工された電解質膜2の断面図である。吸着ローラ20に吸着支持されて一定速度で搬送される電解質膜2に塗工ノズル30から触媒インクを断続的に吐出することによって、図10,11に示すように、電解質膜2の裏面には一定サイズの触媒インク層8が一定間隔で不連続に形成される。   In the present embodiment, the coating liquid supply mechanism 35 intermittently supplies the catalyst ink to the coating nozzle 30, whereby the coating nozzle is formed on the back surface of the electrolyte membrane 2 that is adsorbed and supported by the adsorption roller 20. Intermittent coating is performed from 30. FIG. 10 is a diagram showing a state in which the catalyst ink is intermittently applied to the electrolyte membrane 2. FIG. 11 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 on which the catalyst ink is intermittently applied. By intermittently ejecting the catalyst ink from the coating nozzle 30 onto the electrolyte membrane 2 that is adsorbed and supported by the adsorption roller 20 and conveyed at a constant speed, as shown in FIGS. The catalyst ink layer 8 having a certain size is formed discontinuously at regular intervals.

回転時の吸着ローラ20の全振れは10μm以下であり、吸着ローラ20の外周面の表面粗さは、Rzが5μm以下であるため、回転する吸着ローラ20の外周面と塗工ノズル30のスリット状吐出口との間隔はほぼ一定値に安定している。このため、塗工ノズル30からの間欠塗工によって高い精度にて均一な触媒インク層8を形成することができる。   The total runout of the suction roller 20 during rotation is 10 μm or less, and the surface roughness of the outer peripheral surface of the suction roller 20 is Rz of 5 μm or less. Therefore, the outer peripheral surface of the rotating suction roller 20 and the slit of the coating nozzle 30 The distance from the discharge port is stable at a substantially constant value. For this reason, the uniform catalyst ink layer 8 can be formed with high accuracy by intermittent coating from the coating nozzle 30.

電解質膜2の裏面に形成される各触媒インク層8の幅は、塗工ノズル30のスリット状吐出口の幅によって規定される。各触媒インク層8の長さは、塗工ノズル30の触媒インク吐出時間と電解質膜2の搬送速度(つまり、吸着ローラ20の回転速度)とによって規定される。また、触媒インク層8の厚さ(高さ)は、塗工ノズル30の吐出口と電解質膜2の裏面との距離および触媒インクの吐出流量と電解質膜2の搬送速度とによって規定され、例えば10μm〜300μmである。触媒インクは塗工ノズル30から塗工可能なペーストであり、電解質膜2上にて触媒インク層8の形状を維持できる程度の粘性を有している。   The width of each catalyst ink layer 8 formed on the back surface of the electrolyte membrane 2 is defined by the width of the slit-like discharge port of the coating nozzle 30. The length of each catalyst ink layer 8 is defined by the catalyst ink discharge time of the coating nozzle 30 and the transport speed of the electrolyte membrane 2 (that is, the rotation speed of the suction roller 20). The thickness (height) of the catalyst ink layer 8 is defined by the distance between the discharge port of the coating nozzle 30 and the back surface of the electrolyte membrane 2, the discharge flow rate of the catalyst ink, and the transport speed of the electrolyte membrane 2. 10 μm to 300 μm. The catalyst ink is a paste that can be applied from the application nozzle 30, and has a viscosity that can maintain the shape of the catalyst ink layer 8 on the electrolyte membrane 2.

塗工ノズル30は、電解質膜2の裏面において、既に形成されている表面側の触媒層9と同じ領域に触媒インクを塗工する。すなわち、塗工ノズル30は、表面側の触媒層9と同じ領域の反対面(裏面)に触媒インクを塗工する。具体的には、検査カメラ71によって検出された表面側の触媒層9の幅方向位置情報に基づいて、裏面側の同じ幅方向位置に触媒インクを塗工するように制御部90が塗工ノズル30のY軸方向の位置を微調整する。また、ファイバーセンサー72によって検出された触媒層9の搬送方向に沿った位置情報に基づいて、裏面側の同じ位置に触媒インクを塗工するように制御部90が塗工ノズル30の吐出タイミングを制御する。このようにして、図11に示すように、電解質膜2の表面側の触媒層9と同じ領域の裏面側に触媒インク層8が形成される。   The coating nozzle 30 applies the catalyst ink to the same area as the catalyst layer 9 on the front surface side already formed on the back surface of the electrolyte membrane 2. That is, the coating nozzle 30 applies the catalyst ink to the opposite surface (back surface) of the same region as the catalyst layer 9 on the front surface side. Specifically, based on the width direction position information of the catalyst layer 9 on the front surface side detected by the inspection camera 71, the control unit 90 applies the coating nozzle so as to apply the catalyst ink to the same width direction position on the back surface side. Finely adjust the position of 30 in the Y-axis direction. Further, based on the positional information along the transport direction of the catalyst layer 9 detected by the fiber sensor 72, the control unit 90 sets the discharge timing of the coating nozzle 30 so as to apply the catalyst ink to the same position on the back surface side. Control. In this way, as shown in FIG. 11, the catalyst ink layer 8 is formed on the back surface side in the same region as the catalyst layer 9 on the surface side of the electrolyte membrane 2.

続いて、塗工ノズル30からの塗工によって形成された塗膜である触媒インク層8の検査が行われる(ステップS7)。この検査は触媒インク層8の塗工状態について行われるものであり、具体的には触媒インク層8の幅方向位置、搬送方向に沿った位置および膜厚の検査が行われる。これらの検査は、電解質膜2の搬送方向に沿って塗工ノズル30よりも下流側に設けられているレーザ変位計73、ファイバーセンサー74および検査カメラ75によって実施される。   Then, the inspection of the catalyst ink layer 8 which is a coating film formed by coating from the coating nozzle 30 is performed (step S7). This inspection is performed with respect to the application state of the catalyst ink layer 8, and specifically, the position of the catalyst ink layer 8 in the width direction, the position along the transport direction, and the film thickness are inspected. These inspections are performed by a laser displacement meter 73, a fiber sensor 74, and an inspection camera 75 provided on the downstream side of the coating nozzle 30 along the conveying direction of the electrolyte membrane 2.

レーザ変位計73は、塗工ノズル30からの塗工によって形成された直後の触媒インク層8の厚さを検出する。ファイバーセンサー74は、その触媒インク層8の搬送方向に沿った位置を検出する。検査カメラ75は、その触媒インク層8の幅方向位置を検出する。これらの検出結果は制御部90に伝達される。制御部90は、レーザ変位計73、ファイバーセンサー74および検査カメラ75の検出結果に基づいて、触媒インク層8が表面側の触媒層9と同じ領域に予め設定されている膜厚にて形成されているか否かを判定する。   The laser displacement meter 73 detects the thickness of the catalyst ink layer 8 immediately after being formed by coating from the coating nozzle 30. The fiber sensor 74 detects the position along the transport direction of the catalyst ink layer 8. The inspection camera 75 detects the position in the width direction of the catalyst ink layer 8. These detection results are transmitted to the control unit 90. Based on the detection results of the laser displacement meter 73, the fiber sensor 74, and the inspection camera 75, the control unit 90 forms the catalyst ink layer 8 with a film thickness set in advance in the same region as the catalyst layer 9 on the surface side. It is determined whether or not.

図10の最も下側には、仮に触媒インク層8の塗工領域が表面側の触媒層9の形成領域からずれていた場合を例示している。この例では、触媒インク層8の幅方向位置および搬送方向に沿った位置がともに表面側の触媒層9の形成領域からずれている。このような触媒インク層8の位置ずれはファイバーセンサー74および検査カメラ75の検出結果に基づいて制御部90が判定することとなる。   The bottom of FIG. 10 illustrates a case where the coating region of the catalyst ink layer 8 is deviated from the formation region of the catalyst layer 9 on the surface side. In this example, both the position in the width direction of the catalyst ink layer 8 and the position along the transport direction are deviated from the formation region of the catalyst layer 9 on the surface side. Such a positional deviation of the catalyst ink layer 8 is determined by the control unit 90 based on the detection results of the fiber sensor 74 and the inspection camera 75.

次いで、吸着ローラ20の回転によって、電解質膜2の裏面側の触媒インク層8が乾燥炉40に対向する位置にまで搬送され、触媒インク層8の乾燥処理が行われる(ステップS8)。触媒インク層8の乾燥処理は、乾燥炉40から触媒インク層8に熱風を吹き付けることによって行われる。熱風が吹き付けられることによって触媒インク層8が加熱されて溶媒成分が揮発し、触媒インク層8が乾燥される。溶媒成分が揮発することによって触媒インク層8が乾燥されて触媒層9となる。   Next, the catalyst ink layer 8 on the back surface side of the electrolyte membrane 2 is transported to a position facing the drying furnace 40 by the rotation of the adsorption roller 20, and the catalyst ink layer 8 is dried (step S8). The drying process of the catalyst ink layer 8 is performed by blowing hot air from the drying furnace 40 to the catalyst ink layer 8. When the hot air is blown, the catalyst ink layer 8 is heated, the solvent component is volatilized, and the catalyst ink layer 8 is dried. As the solvent component volatilizes, the catalyst ink layer 8 is dried to become the catalyst layer 9.

図12は、表裏両面に触媒層9が形成された電解質膜2の断面図である。触媒層9は、白金などの触媒粒子が担持された電極層である。触媒層9は、触媒インク層8から溶媒成分が揮発して固化したものであるため、その厚さは触媒インク層8よりも薄い。乾燥後の触媒層9の厚さは、例えば3μm〜50μmである。図12に示すような、電解質膜2の表裏両面に触媒層9が形成されたものが膜・触媒層接合体5である。   FIG. 12 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 in which the catalyst layers 9 are formed on both the front and back surfaces. The catalyst layer 9 is an electrode layer on which catalyst particles such as platinum are supported. Since the catalyst layer 9 is formed by volatilization and solidification of the solvent component from the catalyst ink layer 8, the thickness of the catalyst layer 9 is thinner than that of the catalyst ink layer 8. The thickness of the catalyst layer 9 after drying is, for example, 3 μm to 50 μm. The membrane / catalyst layer assembly 5 is formed by forming the catalyst layers 9 on both the front and back surfaces of the electrolyte membrane 2 as shown in FIG.

また、乾燥炉40は、3つの乾燥ゾーン41,42,43を備えており、それらからは異なる温度の熱風が吹き付けられる。具体的には、吸着ローラ20による電解質膜2の搬送方向の最も上流側に位置する乾燥ゾーン41から中間の乾燥ゾーン42を経て最も下流側の乾燥ゾーン43の順に熱風温度が高くなる。乾燥ゾーンを分割することなく、塗工直後の触媒インク層8に直ちに高温の熱風を吹き付けると、触媒インク層8が急激に乾燥されて表面にクラックが生じることがある。或いは、吸着ローラ20にヒータを内蔵して塗工直後の触媒インク層8を急激に乾燥した場合も同様である。   The drying furnace 40 includes three drying zones 41, 42, and 43, from which hot air having different temperatures is blown. Specifically, the hot air temperature increases in the order of the drying zone 41 located on the most upstream side in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20, the intermediate drying zone 42, and the most downstream drying zone 43. If high-temperature hot air is immediately blown onto the catalyst ink layer 8 immediately after coating without dividing the drying zone, the catalyst ink layer 8 may be rapidly dried to cause cracks on the surface. Alternatively, the same applies to the case where the heater is built in the suction roller 20 and the catalyst ink layer 8 immediately after coating is dried rapidly.

本実施形態では、乾燥炉40を3つの乾燥ゾーン41,42,43に分割し、電解質膜2の搬送方向の上流側から下流側に向けて乾燥温度を順次に高くしている。すなわち、最も上流側の乾燥ゾーン41は、塗工直後の触媒インク層8に比較的低温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層8を僅かに昇温させる。次に、中間の乾燥ゾーン42がやや高温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層8を緩やかに乾燥させる。そして、最も下流側の乾燥ゾーン43が高温の熱風を吹き付けることによって、触媒インク層8を強く乾燥させる。このように、乾燥温度を徐々に高くして触媒インク層8を段階的に乾燥させることにより、乾燥処理時のクラックの発生を防止することができる。   In the present embodiment, the drying furnace 40 is divided into three drying zones 41, 42, and 43, and the drying temperature is sequentially increased from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the electrolyte membrane 2. That is, the most upstream drying zone 41 slightly raises the temperature of the catalyst ink layer 8 by blowing hot air of relatively low temperature onto the catalyst ink layer 8 immediately after coating. Next, the intermediate drying zone 42 blows slightly hot hot air to gently dry the catalyst ink layer 8. Then, the catalyst ink layer 8 is strongly dried by blowing hot hot air from the most downstream drying zone 43. As described above, by gradually increasing the drying temperature and drying the catalyst ink layer 8 stepwise, the generation of cracks during the drying process can be prevented.

クラックの発生を防止しつつ触媒インク層8を適切に乾燥させるためには、乾燥処理時間も適切に管理する必要があり、例えば約60秒とするのが好ましい。乾燥処理時間は、1つの触媒インク層8が3つの乾燥ゾーン41,42,43を通過する合計時間である。例えば、吸着ローラ20の直径が400mmで3つの乾燥ゾーン41,42,43が吸着ローラ20の外周面の半周を覆っていたとすると、その長さは約628mmとなる。この条件で乾燥処理時間として60秒を確保するためには、電解質膜2の搬送速度を10.4mm/秒とすれば良い。電解質膜2の搬送速度は吸着ローラ20の回転速度によって規定される。   In order to appropriately dry the catalyst ink layer 8 while preventing the occurrence of cracks, it is necessary to appropriately manage the drying process time, and for example, about 60 seconds is preferable. The drying processing time is the total time for one catalyst ink layer 8 to pass through the three drying zones 41, 42, and 43. For example, if the suction roller 20 has a diameter of 400 mm and the three drying zones 41, 42, and 43 cover the half circumference of the outer peripheral surface of the suction roller 20, the length is about 628 mm. In order to ensure 60 seconds as the drying process time under these conditions, the conveying speed of the electrolyte membrane 2 may be 10.4 mm / second. The conveyance speed of the electrolyte membrane 2 is defined by the rotation speed of the suction roller 20.

また、乾燥炉40は、電解質膜2の搬送方向に沿って最も上流側に熱遮断ゾーン44を備え、最も下流側に熱遮断ゾーン45を備えている。これにより、乾燥ゾーン41,42,43から吹き出された熱風が乾燥炉40を超えて吸着ローラ20の上流側および下流側に流れ出るのを防止することができる。その結果、乾燥炉40の上流側に位置する塗工ノズル30や下流側に位置する貼付部50が不必要に加熱されるのを防止することができる。   Further, the drying furnace 40 includes a heat blocking zone 44 on the most upstream side along the conveying direction of the electrolyte membrane 2 and includes a heat blocking zone 45 on the most downstream side. Thereby, it is possible to prevent the hot air blown from the drying zones 41, 42, 43 from flowing over the drying furnace 40 to the upstream side and the downstream side of the suction roller 20. As a result, it is possible to prevent the coating nozzle 30 located on the upstream side of the drying furnace 40 and the sticking portion 50 located on the downstream side from being unnecessarily heated.

さらに、乾燥炉40には、熱遮断ゾーン44,45に加えて吸引部46,47も設けられており、これらによって乾燥炉40の周囲に熱風が流れ出るのを防止するとともに、乾燥時に触媒インク層8から揮発した溶媒の蒸気等が漏出するのを防止することができる。   Further, the drying furnace 40 is provided with suction portions 46 and 47 in addition to the heat shut-off zones 44 and 45, thereby preventing hot air from flowing around the drying furnace 40 and a catalyst ink layer during drying. It is possible to prevent the vapor of the solvent volatilized from 8 from leaking out.

次に、吸着ローラ20のさらなる回転によって、乾燥後の裏面側の触媒層9が貼付部50に到達する。貼付部50は、電解質膜2の裏面に支持フィルム7を貼り合わせるラミネート処理を行う(ステップS9)。すなわち、貼付部50は、製造装置1にて塗工処理を行った電解質膜2の塗工面に対して支持フィルム7を貼り合わせる。   Next, the catalyst layer 9 on the back side after drying reaches the pasting part 50 by further rotation of the suction roller 20. The affixing unit 50 performs a laminating process for affixing the support film 7 to the back surface of the electrolyte membrane 2 (step S9). That is, the sticking unit 50 sticks the support film 7 to the coating surface of the electrolyte membrane 2 that has been subjected to the coating process in the manufacturing apparatus 1.

図13は、電解質膜2の塗工面に支持フィルム7を貼り合わせるラミネート処理の様子を示す図である。貼付部50が設けられている位置近傍の吸着ローラ20の外周面に向けて、支持フィルム巻出ローラ55から帯状の支持フィルム7が連続的に供給される。支持フィルム7としては、機械的な強度に富んで形状保持機能に優れた樹脂フィルム、例えばPEN(ポリエチレンナフタレート)やPET(ポリエチレンテレフタレート)のフィルムを用いることができる。すなわち、支持フィルム7はバックシート6と同じものであっても良く、剥離部10が剥離してバックシート巻取ローラ14によって巻き取ったバックシート6を支持フィルム7として支持フィルム巻出ローラ55から送り出すようにしても良い。   FIG. 13 is a diagram illustrating a state of a laminating process in which the support film 7 is bonded to the coating surface of the electrolyte membrane 2. The belt-like support film 7 is continuously supplied from the support film unwinding roller 55 toward the outer peripheral surface of the suction roller 20 in the vicinity of the position where the sticking portion 50 is provided. As the support film 7, a resin film having a high mechanical strength and an excellent shape holding function, for example, a film of PEN (polyethylene naphthalate) or PET (polyethylene terephthalate) can be used. That is, the support film 7 may be the same as the back sheet 6, and the back sheet 6 peeled off by the peeling portion 10 and taken up by the back sheet take-up roller 14 is used as the support film 7 from the support film unwind roller 55. You may make it send out.

支持フィルム巻出ローラ55から送り出された支持フィルム7は、テンション検知ローラ52に懸架されて吸着ローラ20へと供給される。支持フィルム巻出ローラ55から送り出されてラミネート処理に供されるまでの支持フィルム7の張力はテンション検知ローラ52によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように支持フィルム巻出ローラ55の回転が制御される。   The support film 7 sent out from the support film unwinding roller 55 is suspended from the tension detection roller 52 and supplied to the suction roller 20. The tension of the support film 7 from the support film unwinding roller 55 until it is used for the laminating process is detected by the tension detection roller 52, and the measured value becomes a preset value so that the measured value becomes a preset value. The rotation of 55 is controlled.

支持フィルム7は、電解質膜2の搬送方向において、貼付部50のラミネートローラ51よりも少し上流側に供給される。すなわち、支持フィルム7は、ラミネートローラ51と乾燥炉40との間に供給される。そして、供給された支持フィルム7は、図13に示すように、ラミネートローラ51の回転に巻き込まれるようにして電解質膜2の裏面に重ね合わされる。電解質膜2の裏面には塗工ノズル30から塗工されて乾燥炉40にて乾燥された触媒層9が形成されている。電解質膜2の裏面に支持フィルム7が重ね合わされると、裏面側の触媒層9は電解質膜2と支持フィルム7との間に挟み込まれることとなる。   The support film 7 is supplied slightly upstream of the laminating roller 51 of the sticking unit 50 in the conveying direction of the electrolyte membrane 2. That is, the support film 7 is supplied between the laminating roller 51 and the drying furnace 40. Then, as shown in FIG. 13, the supplied support film 7 is superimposed on the back surface of the electrolyte membrane 2 so as to be wound around the rotation of the laminating roller 51. On the back surface of the electrolyte membrane 2, a catalyst layer 9 that is applied from the application nozzle 30 and dried in a drying furnace 40 is formed. When the support film 7 is overlaid on the back surface of the electrolyte membrane 2, the catalyst layer 9 on the back surface side is sandwiched between the electrolyte membrane 2 and the support film 7.

触媒層9が形成された電解質膜2の裏面に支持フィルム7を重ね合わせた積層体が吸着ローラ20およびラミネートローラ51の回転にともなってそれら両ローラの間に挟み込まれる。これにより、電解質膜2の裏面に支持フィルム7を重ね合わせた積層体が吸着ローラ20およびラミネートローラ51から押圧されることとなる。吸着ローラ20およびラミネートローラ51が当該積層体を押圧する力は、吸着ローラ20の外周面とラミネートローラ51との間隔によって規定される。吸着ローラ20とラミネートローラ51との間隔はラミネートローラ51を支持するシリンダーによって調整される。   A laminated body in which the support film 7 is superimposed on the back surface of the electrolyte membrane 2 on which the catalyst layer 9 is formed is sandwiched between the two rollers as the suction roller 20 and the laminating roller 51 rotate. As a result, the laminate in which the support film 7 is superimposed on the back surface of the electrolyte membrane 2 is pressed from the suction roller 20 and the laminating roller 51. The force with which the suction roller 20 and the laminating roller 51 press the laminate is defined by the distance between the outer peripheral surface of the suction roller 20 and the laminating roller 51. The distance between the suction roller 20 and the laminating roller 51 is adjusted by a cylinder that supports the laminating roller 51.

電解質膜2の裏面に支持フィルム7を重ね合わせた積層体が吸着ローラ20およびラミネートローラ51から押圧されることによって、支持フィルム7が電解質膜2の裏面に貼り合わされるラミネート処理が進行する。図14は、支持フィルム7が貼り合わされた電解質膜2の断面図である。支持フィルム7は、電解質膜2の裏面のうち触媒層9が形成されていない領域(非塗工領域)にて電解質膜2に貼り付く。その一方、支持フィルム7は触媒層9には貼り付かない。   When the laminated body in which the support film 7 is superimposed on the back surface of the electrolyte membrane 2 is pressed from the adsorption roller 20 and the laminate roller 51, the lamination process in which the support film 7 is bonded to the back surface of the electrolyte membrane 2 proceeds. FIG. 14 is a cross-sectional view of the electrolyte membrane 2 to which the support film 7 is bonded. The support film 7 is attached to the electrolyte membrane 2 in a region (non-coated region) where the catalyst layer 9 is not formed on the back surface of the electrolyte membrane 2. On the other hand, the support film 7 does not stick to the catalyst layer 9.

また、ラミネートローラ51はヒータ95によって所定の温度に温調されている。ヒータ95によって温調されたラミネートローラ51が電解質膜2を加熱することによって、電解質膜2の粘着力を高めて支持フィルム7が電解質膜2に確実に貼り付くこととなる。ヒータ95による温調温度は電解質膜2の粘着力に依存している。具体的には、電解質膜2自体の粘着力が弱いほどヒータ95はラミネートローラ51を高温に温調する。電解質膜2自体の粘着力が十分に強く、特段に加熱しなくても支持フィルム7が電解質膜2に貼り付く場合には、ヒータ95がラミネートローラ51を常温に温調すれば足りる。逆に、電解質膜2自体の粘着力が弱く、加熱しなければ支持フィルム7が電解質膜2に貼り付かないような場合には、ヒータ95がラミネートローラ51を高温に温調する。   Further, the temperature of the laminating roller 51 is adjusted to a predetermined temperature by a heater 95. The laminating roller 51 whose temperature is controlled by the heater 95 heats the electrolyte membrane 2, thereby increasing the adhesive force of the electrolyte membrane 2 and ensuring that the support film 7 is adhered to the electrolyte membrane 2. The temperature control temperature by the heater 95 depends on the adhesive strength of the electrolyte membrane 2. Specifically, the heater 95 adjusts the temperature of the laminating roller 51 to a higher temperature as the adhesive strength of the electrolyte membrane 2 itself is weaker. If the adhesive strength of the electrolyte membrane 2 itself is sufficiently strong and the support film 7 sticks to the electrolyte membrane 2 without special heating, it is sufficient that the heater 95 adjusts the temperature of the laminating roller 51 to room temperature. Conversely, when the adhesive strength of the electrolyte membrane 2 itself is weak and the support film 7 does not stick to the electrolyte membrane 2 unless heated, the heater 95 adjusts the temperature of the laminating roller 51 to a high temperature.

但し、ヒータ95がラミネートローラ51を温調する温度の上限は、触媒層9に含有されている上記アイオノマーのガラス転移点Tgである。これは、ラミネートローラ51の温調温度が触媒層9に含有されているアイオノマーのガラス転移点Tgを超えると、ラミネートローラ51によって加熱された触媒層9が溶融して支持フィルム7に貼り付くおそれがあるためである。すなわち、ヒータ95は、ラミネートローラ51を常温以上触媒層9に含有されているアイオノマーのガラス転移点Tg以下に温調するのである。   However, the upper limit of the temperature at which the heater 95 controls the temperature of the laminating roller 51 is the glass transition point Tg of the ionomer contained in the catalyst layer 9. This is because if the temperature of the laminating roller 51 exceeds the glass transition point Tg of the ionomer contained in the catalyst layer 9, the catalyst layer 9 heated by the laminating roller 51 may melt and stick to the support film 7. Because there is. That is, the heater 95 adjusts the temperature of the laminating roller 51 to a glass transition point Tg or less of an ionomer contained in the catalyst layer 9 at room temperature or higher.

ラミネートローラ51は、支持フィルム7を電解質膜2の裏面に貼り合わせるとともに、支持フィルム7を貼り合わせた当該電解質膜2の表面を吸着ローラ20の外周面から剥離する。そして、吸着ローラ20およびラミネートローラ51によるラミネート処理により支持フィルム7が貼り合わされた膜・触媒層接合体5は、テンション検知ローラ53に懸架されて接合体巻取ローラ56によって巻き取られる(ステップS10)。支持フィルム7が貼り合わされて吸着ローラ20から剥離されてから接合体巻取ローラ56に至るまでの支持フィルム7付き膜・触媒層接合体5の張力はテンション検知ローラ53によって検知され、その測定値が予め設定された値となるように接合体巻取ローラ56の回転が制御される。支持フィルム7付きの膜・触媒層接合体5が接合体巻取ローラ56によって巻き取られることにより、一連の膜・触媒層接合体5の製造プロセスが完了する。なお、テンション検知ローラ53は、支持フィルム7と接触するため、つまり電解質膜2とは直接には接触しないため、テンション検知ローラ53との接触によって電解質膜2が変形することは防止される。   The laminating roller 51 bonds the support film 7 to the back surface of the electrolyte membrane 2 and peels the surface of the electrolyte membrane 2 to which the support film 7 is bonded from the outer peripheral surface of the suction roller 20. Then, the membrane / catalyst layer assembly 5 on which the support film 7 is bonded by the laminating process by the suction roller 20 and the laminating roller 51 is suspended by the tension detection roller 53 and wound by the bonded body winding roller 56 (step S10). ). The tension of the membrane / catalyst layer assembly 5 with the support film 7 from the time when the support film 7 is pasted and peeled off from the adsorption roller 20 to the joined body take-up roller 56 is detected by the tension detection roller 53 and the measured value thereof. The rotation of the joined body winding roller 56 is controlled so that becomes a preset value. By winding the membrane / catalyst layer assembly 5 with the support film 7 by the assembly winding roller 56, a series of manufacturing processes of the membrane / catalyst layer assembly 5 is completed. Since the tension detection roller 53 is in contact with the support film 7, that is, not directly in contact with the electrolyte membrane 2, the electrolyte membrane 2 is prevented from being deformed by contact with the tension detection roller 53.

ところで、上記の製造装置1においては、吸着ローラ20の外周面の一部を覆うように乾燥炉40を設け、触媒インク層8の乾燥のために吸着ローラ20の外周面に熱風を吹き付けている。このため、多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ20が徐々に蓄熱して昇温する。吸着ローラ20が所定値を超えて高温になると、塗工ノズル30から電解質膜2に塗工された触媒インクが直ちに加熱されて急激に乾燥し、触媒インク層8の表面にクラックが生じるおそれがある。   By the way, in the manufacturing apparatus 1 described above, the drying furnace 40 is provided so as to cover a part of the outer peripheral surface of the adsorption roller 20, and hot air is blown to the outer peripheral surface of the adsorption roller 20 for drying the catalyst ink layer 8. . For this reason, the suction roller 20 formed of porous ceramics gradually accumulates heat and rises in temperature. If the suction roller 20 exceeds the predetermined value and becomes high temperature, the catalyst ink applied to the electrolyte membrane 2 from the coating nozzle 30 is immediately heated and dried rapidly, and there is a possibility that cracks may occur on the surface of the catalyst ink layer 8. is there.

このため、吸着ローラ20に複数の水冷管22を設け(図4)、その水冷管22に恒温水を流すことによって吸着ローラ20を冷却して所定値以上に昇温するのを防いでいる。但し、多孔質セラミックスにて形成された吸着ローラ20は熱伝導度が低い場合もあり、しかも乾燥炉40は吸着ローラ20の外周面に熱風を吹き付けるため、当該外周面の温度上昇を十分に抑制できない場合もあり得る。   For this reason, a plurality of water-cooled tubes 22 are provided on the suction roller 20 (FIG. 4), and constant temperature water is allowed to flow through the water-cooled tube 22 to prevent the suction roller 20 from being cooled and heated to a predetermined value or higher. However, the adsorption roller 20 made of porous ceramics may have a low thermal conductivity, and the drying furnace 40 blows hot air on the outer circumferential surface of the adsorption roller 20, so that the temperature rise on the outer circumferential surface is sufficiently suppressed. It may not be possible.

このような場合であっても、表面冷却部60(図1)から吸着ローラ20の外周面に向けて冷却エアーを吹き付けることにより、乾燥炉40からの熱風により蓄熱された吸着ローラ20の外周面を冷却して除熱することができる。これにより、塗工ノズル30から電解質膜2に塗工された触媒インクが直ちに加熱されるのを防ぐことができる。   Even in such a case, the outer peripheral surface of the suction roller 20 stored by hot air from the drying furnace 40 by blowing cooling air from the surface cooling unit 60 (FIG. 1) toward the outer peripheral surface of the suction roller 20. The heat can be removed by cooling. Thereby, it is possible to prevent the catalyst ink applied from the coating nozzle 30 to the electrolyte membrane 2 from being heated immediately.

本実施形態においては、剥離ローラ11にてバックシート6が剥離されてから吸着ローラ20によって吸着されるまでの電解質膜2に対して張力付与部80が0.3N/mm以上7.0N/mm以下の一定の張力を付与している。そして、バックシート6が剥離されて一定の張力が与えられている電解質膜2が貼付ローラ19によって吸着ローラ20の外周面に押し付けられて吸着されるため、塗工処理前に電解質膜2を皺無く吸着ローラ20に吸着させることができる。 In the present embodiment, the tension applying portion 80 is 0.3 N / mm 2 or more and 7.0 N / second with respect to the electrolyte membrane 2 from when the back sheet 6 is peeled off by the peeling roller 11 until it is sucked by the suction roller 20. A constant tension of mm 2 or less is applied. Then, the electrolyte membrane 2 to which the back sheet 6 is peeled and given a constant tension is pressed against the outer peripheral surface of the suction roller 20 by the sticking roller 19 and is sucked, so that the electrolyte membrane 2 is removed before the coating process. It can be adsorbed by the adsorbing roller 20.

特に、密着力が強い電解質膜2を用いる場合には、吸着ローラ20から隔離した位置に設けられた剥離部10にてバックシート6を剥離してから電解質膜2を吸着ローラ20に吸着させる必要があり、そのような場合にバックシート6が剥離された電解質膜2に一定の張力を付与して吸着時の皺発生を防止する本発明に係る技術が好適である。すなわち、本発明に係る技術によれば、電解質膜2の種類にかかわらず、塗工処理前に電解質膜2を皺無く吸着ローラ20に吸着させることができる。   In particular, in the case of using the electrolyte membrane 2 having strong adhesion, it is necessary to cause the electrolyte membrane 2 to be adsorbed to the adsorption roller 20 after the back sheet 6 is peeled off at the peeling portion 10 provided at a position separated from the adsorption roller 20. In such a case, a technique according to the present invention that applies a certain tension to the electrolyte membrane 2 from which the back sheet 6 has been peeled to prevent wrinkling during adsorption is suitable. That is, according to the technique of the present invention, the electrolyte membrane 2 can be adsorbed to the adsorption roller 20 without any coating before the coating process, regardless of the type of the electrolyte membrane 2.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、電解質膜2の裏面からバックシート6を剥離してその裏面に触媒インクを塗工するようにしていたが、電解質膜2の表面に触媒インクを塗工して触媒層9を形成するようにしても良い。既述したように、電解質膜2の表面と裏面とは単なる便宜上の区別にすぎず、既に一方面に触媒層9が形成されている電解質膜2の他方面に触媒インクを塗工して触媒層9を形成する形態であれば良い。   While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the back sheet 6 is peeled from the back surface of the electrolyte membrane 2 and the catalyst ink is applied to the back surface. However, the catalyst ink is applied to the surface of the electrolyte membrane 2 and the catalyst is applied. The layer 9 may be formed. As described above, the front surface and the back surface of the electrolyte membrane 2 are merely distinguished for convenience, and catalyst ink is applied to the other surface of the electrolyte membrane 2 on which the catalyst layer 9 has already been formed. Any form that forms the layer 9 may be used.

また、張力付与部80は、シリンダー87によってテンションローラ81の位置を調整する構成に限定されるものではなく、電解質膜2に一定の張力を付与できる構成であれば良く、例えば所定質量のおもりをテンションローラ81に連結してテンションローラ81に一定の荷重を与えるようにしても良い。或いは、テンションローラ81にサーボモータを連結し、サーボモータのトルク制御によってテンションローラ81に一定の荷重を与えるようにしても良い。但し、張力付与部80が電解質膜2に与える張力は0.3N/mm以上7.0N/mm以下と非常に小さいため、駆動部の摩擦抵抗を極力少なくしておくことが要求される。 Further, the tension applying unit 80 is not limited to the configuration in which the position of the tension roller 81 is adjusted by the cylinder 87, and may be any configuration that can apply a constant tension to the electrolyte membrane 2. For example, a weight having a predetermined mass is provided. A constant load may be applied to the tension roller 81 by being connected to the tension roller 81. Alternatively, a servo motor may be connected to the tension roller 81 so that a constant load is applied to the tension roller 81 by torque control of the servo motor. However, the tension the tension applying portion 80 has on the electrolyte membrane 2 is very small and 0.3 N / mm 2 or more 7.0 N / mm 2 or less, is required to keep minimize the frictional resistance of the driving part .

また、上記実施形態においては、電解質膜2が貼り付くのを防止するために、貼付ローラ19を外周面から空気を噴出するローラとしていたが、電解質膜2と直接接触する他のローラ(テンションローラ81、前ローラ82および後ローラ83)についても貼付ローラ19と同様の外周面から空気を噴出するローラとしておくのが好ましい。これにより、密着力が強い電解質膜2がテンションローラ81、前ローラ82および後ローラ83に貼り付くのを防止することができる。   In the above embodiment, in order to prevent the electrolyte membrane 2 from sticking, the sticking roller 19 is a roller that ejects air from the outer peripheral surface, but other rollers (tension rollers) that are in direct contact with the electrolyte membrane 2 are used. 81, the front roller 82, and the rear roller 83) are preferably rollers that eject air from the outer peripheral surface similar to that of the sticking roller 19. Thereby, it is possible to prevent the electrolyte membrane 2 having a strong adhesion from sticking to the tension roller 81, the front roller 82 and the rear roller 83.

また、上記実施形態においては、乾燥炉40に3つの乾燥ゾーン41,42,43を設けていたが、乾燥ゾーンの分割数は3つに限定されるものではなく、2つであっても良いし、4つ以上であっても良い。いずれであっても、乾燥炉40が吹き付ける熱風の温度は、吸着ローラ20による電解質膜2の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次に高くなる。   Moreover, in the said embodiment, although the three drying zones 41, 42, and 43 were provided in the drying furnace 40, the division | segmentation number of a drying zone is not limited to three, Two may be sufficient And four or more may be sufficient. In any case, the temperature of the hot air blown by the drying furnace 40 sequentially increases from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the electrolyte membrane 2 by the adsorption roller 20.

また、隣り合う乾燥ゾーンの間に上記実施形態と同様の熱遮断ゾーンを設けるようにしても良い。このようにすれば、隣り合う乾燥ゾーンから吹き出された熱風の相互干渉を防止することができる。   Moreover, you may make it provide the heat interruption | blocking zone similar to the said embodiment between the adjacent drying zones. If it does in this way, the mutual interference of the hot air blown from the adjacent drying zone can be prevented.

また、乾燥炉40は、熱風を吹き付けて触媒インク層8の乾燥を行うようにしていたが、これに代えて、遠赤外線ヒータなどによって触媒インク層8の乾燥を行うようにしても良い。   Further, although the drying furnace 40 blows hot air to dry the catalyst ink layer 8, instead of this, the catalyst ink layer 8 may be dried by a far infrared heater or the like.

本発明は、膨潤・収縮によって容易に変形する高分子電解質膜に触媒インクを塗工して乾燥させることにより当該電解質膜上に触媒層を形成する固体高分子形燃料電池の膜・触媒層接合体の製造に適用することができ、特に密着力の強い電解質膜を採用する場合に好適である。   The present invention relates to a membrane / catalyst layer joining of a polymer electrolyte fuel cell in which a catalyst layer is formed on the electrolyte membrane by applying a catalyst ink to a polymer electrolyte membrane that is easily deformed by swelling / shrinking and drying the membrane. It can be applied to the production of a body, and is particularly suitable when an electrolyte membrane having a strong adhesion is employed.

1 製造装置
2 電解質膜
5 膜・触媒層接合体
6 バックシート
7 支持フィルム
9 触媒層
10 剥離部
11 剥離ローラ
12 電解質膜巻出ローラ
13,15,52,53 テンション検知ローラ
14 バックシート巻取ローラ
20 吸着ローラ
21 吸引口
22 水冷管
30 塗工ノズル
35 塗工液供給機構
40 乾燥炉
41,42,43 乾燥ゾーン
44,45 熱遮断ゾーン
50 貼付部
51 ラミネートローラ
55 支持フィルム巻出ローラ
56 接合体巻取ローラ
60 表面冷却部
80 張力付与部
81 テンションローラ
84 テンションセンサー
85 テンションコントローラ
86 電空レギュレーター
87 シリンダー
88 コロガイド
90 制御部
95 ヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus 2 Electrolyte membrane 5 Membrane / catalyst layer assembly 6 Back sheet 7 Support film 9 Catalyst layer 10 Peeling part 11 Peeling roller 12 Electrolyte membrane unwinding roller 13, 15, 52, 53 Tension detection roller 14 Back sheet winding roller DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Adsorption roller 21 Suction port 22 Water cooling pipe 30 Coating nozzle 35 Coating liquid supply mechanism 40 Drying furnace 41,42,43 Drying zone 44,45 Heat interruption zone 50 Sticking part 51 Laminating roller 55 Support film unwinding roller 56 Assembly Winding roller 60 Surface cooling unit 80 Tension applying unit 81 Tension roller 84 Tension sensor 85 Tension controller 86 Electropneumatic regulator 87 Cylinder 88 Roller guide 90 Control unit 95 Heater

Claims (10)

燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置であって、
帯状の電解質膜を外周面に吸着して支持する吸着ローラと、
前記吸着ローラから離隔した位置に設けられ、一方面に支持フィルムが貼り合わされた前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離手段と、
前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工手段と、
前記吸着ローラの外周面の一部を覆うように設けられ、前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥手段と、
前記剥離手段から前記吸着ローラに至る前記電解質膜の搬送経路中に設けられ、前記支持フィルムが剥離されて前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜に一定の張力を付与する張力付与手段と、
を備えることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
An apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly of a fuel cell,
An adsorption roller that adsorbs and supports a belt-shaped electrolyte membrane on the outer peripheral surface;
A peeling means for peeling the support film from the electrolyte membrane provided at a position separated from the adsorption roller and having a support film bonded to one surface;
A coating means for coating a coating liquid on one surface of the electrolyte membrane conveyed by being supported by suction by the suction roller;
A drying means provided so as to cover a part of the outer peripheral surface of the adsorption roller, and drying the coating liquid applied to one surface of the electrolyte membrane to form a catalyst layer;
A tension applying means provided in a transport path of the electrolyte film from the peeling means to the adsorption roller, and applying a constant tension to the electrolyte film until the support film is peeled off and adsorbed by the adsorption roller; ,
An apparatus for producing a membrane / catalyst layer assembly comprising:
請求項1記載の膜・触媒層接合体の製造装置において、
前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の他方面を前記吸着ローラの外周面に押し付けて吸着させる貼付ローラをさらに備えることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the membrane-catalyst layer assembly according to claim 1,
The apparatus for producing a membrane / catalyst layer assembly, further comprising a sticking roller for pressing and adsorbing the other surface of the electrolyte membrane from which the support film has been peeled against the outer peripheral surface of the suction roller.
請求項2記載の膜・触媒層接合体の製造装置において、
前記貼付ローラの外周面から気体を噴出する気体噴出機構を前記貼付ローラに設けることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
In the apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly according to claim 2,
An apparatus for producing a membrane / catalyst layer assembly comprising a gas jetting mechanism for jetting gas from an outer peripheral surface of the sticking roller.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の膜・触媒層接合体の製造装置において、
前記張力付与手段は、前記電解質膜に0.3N/mm以上7.0N/mm以下の張力を付与することを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the membrane-catalyst layer assembly according to any one of claims 1 to 3,
It said tensioning means, the electrolyte membrane in 0.3 N / mm 2 or more 7.0 N / mm 2 or less of an apparatus for manufacturing a membrane-catalyst layer assembly, characterized in that tensioning.
請求項1から請求項4のいずれかに記載の膜・触媒層接合体の製造装置において、
前記剥離手段は、前記支持フィルムに当接して前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離ローラを有し、
前記剥離手段から前記吸着ローラに至る前記電解質膜の搬送経路における前記電解質膜の長さに応じて前記剥離ローラの回転速度を調整する制御機構をさらに備えることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the membrane-catalyst layer assembly according to any one of claims 1 to 4,
The peeling means has a peeling roller that comes into contact with the support film and peels the support film from the electrolyte membrane,
The membrane / catalyst layer assembly further comprising a control mechanism that adjusts the rotation speed of the peeling roller in accordance with the length of the electrolyte membrane in the transport path of the electrolyte membrane from the peeling means to the adsorption roller Manufacturing equipment.
燃料電池の膜・触媒層接合体の製造方法であって、
吸着ローラの外周面に帯状の電解質膜を吸着して支持する吸着支持工程と、
前記吸着ローラから離隔した位置にて、一方面に支持フィルムが貼り合わされた前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離する剥離工程と、
前記吸着ローラに吸着支持されて搬送される前記電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工工程と、
前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥工程と、
前記剥離工程にて前記電解質膜から前記支持フィルムが剥離されてから前記吸着支持工程にて前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜に一定の張力を付与する張力付与工程と、
を備えることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
A method for producing a fuel cell membrane / catalyst layer assembly comprising:
An adsorption support step for adsorbing and supporting a belt-like electrolyte membrane on the outer peripheral surface of the adsorption roller;
A peeling step of peeling the support film from the electrolyte membrane in which a support film is bonded to one surface at a position separated from the suction roller;
A coating step of coating a coating liquid on one surface of the electrolyte membrane that is supported by the suction roller and conveyed;
A drying step of drying the coating solution applied to one surface of the electrolyte membrane to form a catalyst layer;
A tension applying step for applying a constant tension to the electrolyte membrane after the support film is peeled from the electrolyte membrane in the peeling step until the electrolyte membrane is adsorbed to the adsorption roller in the adsorption supporting step; ,
A method for producing a membrane / catalyst layer assembly, comprising:
請求項6記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
前記支持フィルムが剥離された前記電解質膜の他方面を貼付ローラによって前記吸着ローラの外周面に押し付けて吸着させることを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
In the manufacturing method of the membrane-catalyst layer assembly according to claim 6,
A method for producing a membrane / catalyst layer assembly, wherein the other surface of the electrolyte membrane from which the support film has been peeled is pressed against the outer peripheral surface of the adsorption roller by an application roller.
請求項7記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
前記電解質膜を前記吸着ローラに吸着させるときに前記貼付ローラの外周面から気体を噴出することを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
In the manufacturing method of the membrane-catalyst layer assembly according to claim 7,
A method for producing a membrane / catalyst layer assembly, wherein gas is ejected from an outer peripheral surface of the sticking roller when the electrolyte membrane is adsorbed to the adsorption roller.
請求項6から請求項8のいずれかに記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
前記張力付与工程では、前記電解質膜に0.3N/mm以上7.0N/mm以下の張力を付与することを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
In the manufacturing method of the membrane-catalyst layer assembly according to any one of claims 6 to 8,
Wherein in the step of giving a tension is a manufacturing method of the electrolyte membrane 0.3 N / mm 2 or more 7.0 N / mm 2, characterized in that imparts less tensile membrane-catalyst layer assembly.
請求項6から請求項9のいずれかに記載の膜・触媒層接合体の製造方法において、
前記剥離工程では、剥離ローラが前記支持フィルムに当接して前記電解質膜から前記支持フィルムを剥離し、
前記剥離工程にて前記電解質膜から前記支持フィルムが剥離されてから前記吸着支持工程にて前記電解質膜が前記吸着ローラに吸着されるまでの前記電解質膜の長さに応じて前記剥離ローラの回転速度を調整することを特徴とする膜・触媒層接合体の製造方法。
In the manufacturing method of the membrane-catalyst layer assembly according to any one of claims 6 to 9,
In the peeling step, a peeling roller comes into contact with the support film to peel the support film from the electrolyte membrane,
Rotation of the peeling roller in accordance with the length of the electrolyte film from the time when the supporting film is peeled from the electrolyte film in the peeling step to the time when the electrolyte film is adsorbed to the suction roller in the adsorption supporting step A method for producing a membrane / catalyst layer assembly comprising adjusting the speed.
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