JP2016115439A - Inspection method for membrane electrode assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、膜電極接合体の検査方法に関する。 The present invention relates to a method for inspecting a membrane electrode assembly.
燃料電池は、プロトン伝導性を有する電解質膜の両側に電極層が配置された膜電極接合体(MEA)を備える。電極層は、反応ガスの供給を受けてアノード(燃料極)又はカソード(酸化剤極)として機能する触媒層(以下、電極触媒層とも称する)を有する。 The fuel cell includes a membrane electrode assembly (MEA) in which electrode layers are disposed on both sides of an electrolyte membrane having proton conductivity. The electrode layer has a catalyst layer (hereinafter also referred to as an electrode catalyst layer) that functions as an anode (fuel electrode) or a cathode (oxidant electrode) when supplied with a reaction gas.
膜電極接合体の製造方法としては、種々の方法が提案されている。例えば、帯状の電解質膜に対して電極触媒層を接合することで膜電極接合体を得る手法が知られている(例えば下記特許文献1)。下記特許文献1には、フィルム状の電解質膜と電極触媒層を形成済みの支持フィルムとを重ね合わせて、電極触媒層を電解質膜面に接合させ、転写ローラーにて転写圧着することが記載されている。 Various methods have been proposed as a method for producing a membrane electrode assembly. For example, a technique for obtaining a membrane electrode assembly by bonding an electrode catalyst layer to a strip-shaped electrolyte membrane is known (for example, Patent Document 1 below). Patent Document 1 below describes that a film-like electrolyte membrane and a support film on which an electrode catalyst layer has been formed are overlapped, the electrode catalyst layer is bonded to the electrolyte membrane surface, and is transferred and pressure-bonded by a transfer roller. ing.
ところで、膜電極接合体を作製する際には、電解質膜の両面に、それぞれ転写される電極触媒層の転写不良をカメラで検査し、その結果を各電極触媒層に残し、それぞれの検査結果を集約する必要が生じる場合がある。この場合、上記特許文献1に記載された従来技術では、各電極触媒層の転写不良を検査するカメラの他に、検査結果を集約するカメラを別途設けることが必要になり、製造コストが上昇してしまうという問題があった。 By the way, when producing a membrane electrode assembly, the transfer failure of the electrode catalyst layer transferred to each side of the electrolyte membrane is inspected with a camera, and the result is left in each electrode catalyst layer. It may be necessary to aggregate. In this case, in the prior art described in Patent Document 1, it is necessary to separately provide a camera for collecting the inspection results in addition to the camera for inspecting the transfer failure of each electrode catalyst layer, which increases the manufacturing cost. There was a problem that.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストを低減することができる膜電極接合体の検査方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is to provide the inspection method of the membrane electrode assembly which can reduce manufacturing cost.
上記課題を解決するために本発明に係る膜電極接合体の検査方法は、連続して搬送される帯状の電解質膜に、電極触媒層を転写して形成される膜電極接合体の検査方法であって、膜電極接合体を構成する一の部材を検査する第1検査工程と、前記検査に基づき不良と判定された前記一の部材に、検査結果の情報が入った識別子を取り付ける識別子取付工程と、前記識別子取付工程の後に、1つの検査カメラで前記膜電極接合体を構成する他の部材及び前記識別子を撮影し、撮影結果に基づいて前記他の部材の検査及び前記検査結果の入手を行う第2検査工程と、を備える。 In order to solve the above problems, a method for inspecting a membrane electrode assembly according to the present invention is a method for inspecting a membrane electrode assembly formed by transferring an electrode catalyst layer to a strip-shaped electrolyte membrane that is continuously conveyed. A first inspection step for inspecting one member constituting the membrane electrode assembly, and an identifier attaching step for attaching an identifier containing information on the inspection result to the one member determined to be defective based on the inspection And after the identifier attaching step, the other member constituting the membrane electrode assembly and the identifier are photographed by one inspection camera, and the inspection of the other member and the acquisition of the inspection result are performed based on the photographing result. A second inspection step to be performed.
本発明に係る膜電極接合体の検査方法では、膜電極接合体を構成する一の部材に対する検査結果の情報が入った識別子を取り付けた後に、膜電極接合体を構成する他の部材の検査及び識別子を1つの検査カメラで撮影し、撮影結果に基づいて、他の部材の検査及び検査結果の入手を行う。これにより、従来では、膜電極接合体を構成する他の部材の検査をする検査カメラに加えて、一の部材に取り付けられた識別子に入った検査結果の入手をする検査カメラを別途設ける必要があったが、本発明では、この他の部材の検査、及び、一の部材に取り付けられた識別子に入った検査結果の入手を、1つの検査カメラで行うため、集約用のカメラを別途設ける必要がない。したがって、検査カメラを削減することができ、製造コストを低減することができる。上記一の部材としては、電解質膜又は電解質膜の一方の面に転写される第1触媒層のいずれか一方を含むことが好ましく、膜電極接合体を構成する他の部材としては、電解質膜の他方の面に転写される第2触媒層を含むことが好ましい。上記識別子としては、電解質膜に取り付けられた膜塗工不良識別子、第1触媒層に取り付けられた第1触媒層塗工不良識別子又は転写不良識別子のうち少なくともいずれか1つを含むことが好ましい。上記他の部材の検査としては、電解質膜の他方の面に転写される第2触媒層の塗工不良検査及び転写不良検査を含むことが好ましい。 In the method for inspecting a membrane electrode assembly according to the present invention, after attaching an identifier containing information on an inspection result for one member constituting the membrane electrode assembly, the inspection of other members constituting the membrane electrode assembly and The identifier is photographed by one inspection camera, and other members are inspected and the inspection result is obtained based on the photographing result. Thus, conventionally, in addition to an inspection camera for inspecting other members constituting the membrane electrode assembly, it is necessary to separately provide an inspection camera for obtaining an inspection result contained in an identifier attached to one member. However, in the present invention, since the inspection of the other members and the acquisition of the inspection result contained in the identifier attached to the one member are performed by one inspection camera, it is necessary to provide a separate camera for aggregation. There is no. Therefore, inspection cameras can be reduced, and manufacturing costs can be reduced. The one member preferably includes either the electrolyte membrane or the first catalyst layer transferred to one surface of the electrolyte membrane, and the other member constituting the membrane electrode assembly includes the electrolyte membrane. It is preferable to include a second catalyst layer transferred to the other surface. The identifier preferably includes at least one of a membrane coating failure identifier attached to the electrolyte membrane, a first catalyst layer coating failure identifier attached to the first catalyst layer, or a transfer failure identifier. The inspection of the other member preferably includes a coating failure inspection and a transfer failure inspection of the second catalyst layer transferred to the other surface of the electrolyte membrane.
また本発明に係る膜電極接合体の検査方法では、前記他の部材は、前記他の部材を支持する支持基材と一体になっており、前記第2検査工程は、前記支持基材越しに行われることも好ましい。 In the membrane electrode assembly inspection method according to the present invention, the other member is integrated with a support base material that supports the other member, and the second inspection step is performed over the support base material. It is also preferred that this is done.
この好ましい態様では、第2検査工程は、膜電極接合体を構成する他の部材を支持する支持基材越しに行われる。支持基材越しの検査であっても、当該支持基材が薄いため、膜電極接合体を構成する他の部材の検査を行うことができる。これにより、第2検査工程において他の部材を支持する支持基材を取り除く必要がなく、また、支持基材により検査対象(他の部材)の取り扱いが容易となる。 In this preferred embodiment, the second inspection step is performed over a support base material that supports other members constituting the membrane electrode assembly. Even in the inspection over the supporting base material, since the supporting base material is thin, it is possible to inspect other members constituting the membrane electrode assembly. Thereby, it is not necessary to remove the support base material which supports another member in a 2nd test process, and handling of test object (other members) becomes easy by a support base material.
また本発明に係る膜電極接合体の検査方法では、前記第2検査工程は、前記膜電極接合体を構成する部材越しに行われることも好ましい。 In the method for inspecting a membrane electrode assembly according to the present invention, it is also preferable that the second inspection step is performed through a member constituting the membrane electrode assembly.
この好ましい態様では、第2検査工程は、膜電極接合体を構成する部材越しに行われる。膜電極接合体を構成する部材は薄いため、当該部材越しに第2触媒層の検査、及び、第1触媒層及び電解質膜の検査結果の集約を行うことができる。このため、膜電極接合体の積層方向のどちらの位置でも検査カメラを設置することが可能となり、検査カメラの設置位置の自由度を確保することができる。 In this preferred embodiment, the second inspection step is performed over the members constituting the membrane electrode assembly. Since the members constituting the membrane electrode assembly are thin, the inspection of the second catalyst layer and the inspection results of the first catalyst layer and the electrolyte membrane can be aggregated through the member. For this reason, it becomes possible to install the inspection camera at any position in the stacking direction of the membrane electrode assembly, and the degree of freedom of the installation position of the inspection camera can be ensured.
本発明によれば、製造コストを低減することができる膜電極接合体の検査方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inspection method of the membrane electrode assembly which can reduce manufacturing cost can be provided.
以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施形態以外の他の実施形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention is illustrated by the following preferred embodiments, but can be modified in many ways without departing from the scope of the present invention, and other embodiments other than this embodiment can be utilized. . Accordingly, all modifications within the scope of the present invention are included in the claims.
<膜電極接合体製造装置>
まず、膜電極接合体製造装置について説明する。図1は、膜電極接合体製造装置の概略構成を各搬送箇所でのシートの形態と共に模式的に示す説明図である。なお、図1では、シート搬送とシート接合、並びにシート形態の様子を模式的に示しており、実際の電解質膜シート20S、第1触媒層シート21Sや第2触媒層シート22Sの厚みや縦横サイズを反映したものではない。
<Membrane electrode assembly manufacturing apparatus>
First, a membrane electrode assembly manufacturing apparatus will be described. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a schematic configuration of a membrane electrode assembly manufacturing apparatus together with a form of a sheet at each conveyance place. In addition, in FIG. 1, the state of sheet conveyance, sheet joining, and a sheet | seat form is shown typically, and the thickness of the actual electrolyte membrane sheet |
膜電極接合体製造装置1は、電解膜の両面に触媒層を転写して膜電極接合体を作製するための装置である。より詳細には、電解質膜シート20Sが形成済みのバックシートBsと、第1触媒層シート21Sが形成済みの第1触媒層支持シートDs1及び第2触媒層シート22Sが形成済みの第2触媒層支持シートDs2とを転写対象シートとして、膜電極接合体を作製する。なお、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sは、反応ガスの供給を受けてアノード(燃料極)又はカソード(酸化剤極)として機能する電極である。
The membrane / electrode assembly manufacturing apparatus 1 is an apparatus for producing a membrane / electrode assembly by transferring a catalyst layer to both surfaces of an electrolytic membrane. More specifically, the back sheet Bs on which the
図1に示す膜電極接合体製造装置1は、第1触媒層転写機構部110(第1接合部)と、第2触媒層転写機構部120(第2接合部)と、制御装置400とを備えている。
The membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a first catalyst layer transfer mechanism 110 (first joint), a second catalyst layer transfer mechanism 120 (second joint), and a
第1触媒層転写機構部110は、その上流側から、電解質膜シートロール20Rと、第1触媒層支持シートロールDR1と、第1転写ローラー112と、第1剥離ローラー113と、第1搬送ローラー114と、第1画像検査カメラ115と、第1ラベル装置116と、第2剥離ローラー117とを備える。
From the upstream side, the first catalyst layer
電解質膜シートロール20Rは、制御装置400の制御を受けて回転し、電解質膜シート20SをバックシートBsと共に第1転写ローラー112に送り出す。電解質膜シート20Sは、バックシートBsのシート面に帯状に形成されている。電解質膜シート20Sは、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な伝導性を示す電解質膜を含む。バックシートBsは、電解質膜シート20Sから剥離可能とされ、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等のポリエステル系、ポリスチレン等の高分子シートによって、電解質膜シート20Sとほぼ同じ幅で形成される。こうして形成した電解質膜シート20SをバックシートBsごとロール状に巻き取った電解質膜シートロール20Rが用意される。なお、電解質膜シート20Sに塗工不良がある場合には、図1に示すように、例えばNGラベルL0(膜塗工不良識別子)が電解質膜シート20Sに貼付され、不良の識別がされている。本実施形態では、不良識別手段としてラベルが貼付されるものであるが、不良を識別可能であれば、ラベルを貼付する以外にも他の識別手段等を選択することが可能である。
The electrolyte
第1触媒層支持シートロールDR1は、制御装置400の制御を受けて回転し、第1触媒層シート21Sを第1触媒層支持シートDs1と共に第1転写ローラー112に送り出す。第1触媒層支持シートDs1については、触媒担持カーボン粒子とアイオノマーとを分散させた触媒インクを適宜な塗工機器にて第1触媒層支持シートDs1に連続的に塗工し、その後の乾燥を経て、長尺状の第1触媒層シート21Sが第1触媒層支持シートDs1に形成される。第1触媒層シート21Sは、図中の側面断面視に示すように、第1触媒層支持シートDs1のシート幅より狭く形成される。第1触媒層支持シートDs1は、シート状に連続形成済みの第1触媒層シート21Sに対して剥離可能であり、第1触媒層シート21Sが形成済みの状態でロール状に巻き取られ、第1触媒層支持シートロールDR1として準備される。また、第1触媒層シート21Sに塗工不良がある場合には、例えばNGラベルL1(第1触媒層塗工不良識別子)が第1触媒層シート21Sに貼付され、不良の識別がされている。なお、上述したように、不良識別手段としてラベルを貼付する以外に、他の識別手段を適用することが可能である。
The first catalyst layer support sheet roll DR1 rotates under the control of the
上記電解質膜シートロール20R及び第1触媒層支持シートロールDR1に巻き回りされた各シートを送り出す際、電解質膜シート20Sと第1触媒層シート21Sとが接合するよう、バックシートBsと第1触媒層支持シートDs1とを第1転写ローラー112に送り出す。
When the sheets wound around the electrolyte
第1転写ローラー112は、ローラー112aとローラー112bとを対向させて備え、この両ローラーの接合箇所を転写圧着箇所とする。ローラー112aとローラー112bとは、制御装置400の制御を受けて逆向きに回転し、電解質膜シート20Sを支持するバックシートBsと第1触媒層シート21Sを支持する第1触媒層支持シートDs1とを転写圧着箇所に引き込んで、電解質膜シート20Sに第1触媒層シート21Sを転写し、下流に搬送する。なお、ローラー112aがローラー112bの側に向けて付与する転写押圧力、又は、ローラー112bがローラー112aの側に向けて付与する転写押圧力は、制御装置400により制御される。以下、複数のシートが積層状となって搬送される過程において、これら複数のシートが積層された積層体を「積層状シート」と略称する。
The
第1剥離ローラー113は、第1転写ローラー112の下流側に配設される。第1剥離ローラー113は、制御装置400の制御を受けて回転し、積層状シートから第1触媒層支持シートDs1を剥離して、当該第1触媒層支持シートDs1を回収ローラー313に送り出す。第1剥離ローラー113の下流側に配設される第1搬送ローラー114は、制御装置400の制御を受けて回転し、第1剥離ローラー113から送り出された積層状シートを、テンションを掛けつつ下流側に配置された第2剥離ローラー117に搬送する。また第1剥離ローラー113の下流側には、第1画像検査カメラ115が配設されている。
The
第1画像検査カメラ115は、膜電極接合体を構成する一の部材の撮影をする機能を有する装置である。本実施形態では、第1画像検査カメラ115は、上流側から搬送されてくる積層状シート(電解質膜シート20Sに転写された第1触媒層シート21Sを含むシート)を撮影する。この撮影結果に基づいて、第1触媒層シート21Sの転写不良検査を行うことが可能となっている。具体的には、第1画像検査カメラ115によって撮影された撮影結果を含む情報は、制御装置400に送信され、当該制御装置400は、受信した情報に基づき第1触媒層シート21Sの転写不良の有無を判断する。制御装置400によって第1触媒層シート21Sの転写不良有りと判断された場合には、制御装置400は、第1ラベル装置116の駆動を制御する。なお、本発明における「膜電極接合体を構成する一の部材」としては、電解質膜シート20S又は第1触媒層シート21Sのいずれか一方を含む。
The first
また、本実施形態では、第1画像検査カメラ115が第1触媒層シート21Sの撮影をし、この撮影結果に基づいて、第1触媒層シート21Sの転写不良検査を行うことが可能となっているが、この例に限定されず、撮影結果に基づいて第1触媒層シート21Sの塗工不良検査を行っても良い。また、第1画像検査カメラ115が電解質膜シート20Sの撮影をし、この撮影結果に基づいて電解質膜シート20Sの塗工不良検査を行っても良い。第1画像検査カメラ115によって撮影された撮影結果を含む情報は制御装置400に送信され、制御装置400が電解質膜シート20S又は第1触媒層シート21Sの塗工不良有りと判断した場合には、制御装置400によって第1ラベル装置116の駆動が制御される。
Further, in the present embodiment, the first
第1ラベル装置116は、第1画像検査カメラ115の下流側に配設されている。第1ラベル装置116は、制御装置400によって第1触媒層シート21Sの転写不良が有りと判断された場合に、第1触媒層シート21SにNGラベルL3(転写不良識別子)を貼付する機能を有する装置である。なお、本実施形態では、第1ラベル装置116がNGラベルL3(転写不良識別子)を貼付するものであるが、この例に限定されず、第1ラベル装置116は、電解質膜シート20Sの塗工不良を識別するためのNGラベルL0(膜塗工不良識別子)を貼付しても良く、また第1触媒層シート21Sの塗工不良を識別するためのNGラベルL1(第1触媒層塗工不良識別子)を貼付しても良い。また本実施形態において、識別子としてラベルを貼付する例に限定されず、他の不良識別手段等を適宜選択することが可能である。
The
第2剥離ローラー117は、制御装置400の制御を受けて回転し、積層状シート(バックシートBsと電解質膜シート20Sと第1触媒層シート21Sとを積層したシート)からバックシートBsを剥離して、このバックシートBsを回収ローラー317に送り出す。バックシートBsが剥離された結果、第1触媒層転写機構部110から、電解質膜シート20Sと第1触媒層シート21Sとが積層しただけの積層状シートが、第2触媒層転写機構部120に送り出される。
The
第2触媒層転写機構部120は、第1触媒層転写機構部110の下流側に配設され、第2触媒層シート22Sを転写するための機構を備える装置である。第2触媒層転写機構部120は、第2触媒層支持シートロールDR2と、第2転写ローラー122と、第2画像検査カメラ123と、第2ラベル装置124と、第2搬送ローラー125とを備える。
The second catalyst layer
第2触媒層支持シートロールDR2は、第2触媒層シート22Sが第2触媒層支持シートDs2に接着された状態で、当該第2触媒層支持シートDs2を第2転写ローラー122に送り出す。そして、第2触媒層シート22Sは、第2転写ローラー122における接合箇所の手前で、積層状シートの電解質膜シート20Sと接合し、その状態のまま、第2転写ローラー122に引き込まれる。第2触媒層シート22Sは、例えば白金、あるいは白金合金等の触媒を担持した導電性の担体(触媒担持カーボン粒子)を、プロトン伝導性を有するアイオノマーで被覆して形成された電極触媒層である。この第2触媒層シート22Sは、触媒担持カーボン粒子とアイオノマーとを分散させた触媒インクを適宜な塗工機器にて塗工し、その後の乾燥を経て、第2触媒層支持シートDs2上に形成されるものである。第2触媒層シート22Sは、図1に明らかなように、第2触媒層支持シートDs2に間欠的に形成される。第2触媒層支持シートDs2は、第2触媒層シート22Sに対して剥離可能であり、第2触媒層シート22Sが形成済みの状態でロール状に巻き取られ、第2触媒層支持シートロールDR2として準備される。
The second catalyst layer support sheet roll DR2 sends out the second catalyst layer support sheet Ds2 to the
第2転写ローラー122は、上述した第1転写ローラー112と同様、ローラー122aとローラー122bとを対向させて備え、この両ローラーの接合箇所を転写圧着箇所とする。両ローラーは、制御装置400の制御を受けて逆向きに回転し、第2触媒層支持シートロールDR2からの第2触媒層支持シートDs2と、第1触媒層転写機構部110から搬送されてくる積層状シート(電解質膜シート20Sと第1触媒層シート21Sとを積層したシート)とを、第2触媒層シート22Sが電解質膜シート20Sに接合された状態のまま転写圧着箇所に引き込んで、電解質膜シート20Sに第2触媒層シート22Sを転写する。この第2触媒層シート22Sの転写により、電解質膜シート20Sの両面にアノードとカソードとを接合したシート状の膜電極接合体Msが得られる。なお、第2転写ローラー122によるこうしたシート引き込みと転写押圧力は、制御装置400により制御される。電解質膜の両面にアノードとカソードとが接合されたシート状の膜電極接合体Msは、第2転写ローラー122の下流側に配設された第2画像検査カメラ123に搬送される。
Similar to the
第2画像検査カメラ123は、電解質膜シート20Sの他方の面に転写された第2触媒層シート22S(膜電極接合体を構成する他の部材)の撮影及び各シートに取付けられたラベル(識別子)を撮影する機能を有する装置である。本実施形態では、第2画像検査カメラ123は、上流側から搬送されてくる積層状シート(電解質膜シート20S、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sを含むシート)を撮影する。この撮影結果に基づいて、第2触媒層シート22Sの検査、及び、識別子に含まれる検査結果の入手を行うことが可能となっている。
The second
具体的には、第2画像検査カメラ123によって撮影された撮影結果を含む情報が制御装置400に送信され、制御装置400は、受信した情報に基づき膜電極接合体を構成する部材の不良(第1触媒層シート21S、第2触媒層シート22S及び電解質膜シート20Sの塗工不良、並びに、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの転写不良)の有無を判断する。この膜電極接合体を構成する部材の不良の有無を判断する際には、検査結果の情報が入った識別子を利用する。当該識別子としては、NGラベルL0(膜塗工不良識別子)、NGラベルL1(第1触媒層塗工不良識別子)、NGラベルL2(第2触媒層塗工不良識別子)、NGラベルL3(転写不良識別子)のうち少なくともいずれか1つを含む。このように第2触媒層シート22Sの検査及び識別子に入った検査結果の入手を行うことで、電解質膜シート20S、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの塗工不良検査、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの転写不良検査を同時に行うことができる。なお、本発明における「膜電極接合体を構成する他の部材」としては、第2触媒層シート22Sを含む。
Specifically, information including a photographing result photographed by the second
第2画像検査カメラ123について更に説明する。図1に示すように、本実施形態では、第2画像検査カメラ123による撮影、当該撮影結果に基づく検査は、第2触媒層支持シートDs2を介して行われる。言い換えれば、第2画像検査カメラ123による撮影、当該撮影結果に基づく検査は、第2触媒層支持シートDs2越しに行われる。また、第2画像検査カメラ123による撮影、当該撮影結果に基づく検査は、膜電極接合体を構成する部材越し、つまり、シート状の膜電極接合体Ms越しに行われる。
The second
第2画像検査カメラ123が膜電極接合体を構成する部材を撮影し、撮影結果に基づいて、制御装置400によって膜電極接合体を構成する部材に不良有りとの判断がされた場合には、制御装置400は第2ラベル装置124の駆動を制御する。
When the second
第2ラベル装置124は、第2画像検査カメラ123の下流側に配設されている。第2ラベル装置124は、制御装置400によって膜電極接合体を構成する部材に不良が有りと判断された場合に、膜電極接合体を構成する部材にNGラベルL4(膜電極接合体不良識別子)を貼付する機能を有する装置である。なお、本実施形態では、ラベルを貼付するものであるが、この例に限定されず、ラベルを貼付する以外にも他の識別子を適宜選択することが可能である。
The
なお、第2画像検査カメラ123、第2ラベル装置124を通過して下流側に搬送されたシート状の膜電極接合体Msは、第2搬送ローラー125によって搬送され、例えば燃料電池製造ライン(図示省略)に出荷される。なお、この燃料電池製造ラインでは、例えば、得られた膜電極接合体を一対のセパレータで挟持して単セルを作製し、所定数の単セルを積層してスタック状に組み付けて、燃料電池を製造する。
The sheet-like membrane electrode assembly Ms that has passed through the second
以上のように、第2画像検査カメラ123によって膜電極接合体を構成する他の部材及びNGラベルを撮影し、撮影結果に基づき、電解質膜シート20S、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの塗工不良検査、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの転写不良検査を、同時に行うことが可能となっている。また、第2画像検査カメラ123は、第2触媒層支持シートDs2越しに撮影を行う。更に、第2画像検査カメラ123は、シート状の膜電極接合体Ms越しに撮影を行う。
As described above, other members constituting the membrane electrode assembly and the NG label are photographed by the second
なお、制御装置400は、論理演算を実行するCPUや、ROM,RAMを有するコンピューターとして構成される。制御装置400は、既述した各ローラーの回転速度を調整制御する他、上述したように、第1画像検査カメラ115や第2画像検査カメラ123からの撮影結果に基づき、膜電極接合体や当該膜電極接合体を構成する部材についての不良の有無を判断する機能を備える。
The
<膜電極接合体の製造工程>
図1に示した膜電極接合体接合装置1を用いた膜電極接合体の製造工程について説明する。図2は、膜電極接合体の製造工程の一例を示すフローチャートである。
<Manufacturing process of membrane electrode assembly>
The manufacturing process of the membrane electrode assembly using the membrane electrode assembly bonding apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of a membrane electrode assembly.
(ステップS110)
まず、図1を参照して説明した電解質膜シート20Sを支持するバックシートBsと第1触媒層シート21Sを支持する第1触媒層支持シートDs1とを、第1転写ローラー112の転写圧着箇所に引き込んで、電解質膜シート20Sに第1触媒層シート21Sを転写する(ステップS110)。なお、電解質膜シート20Sに塗工不良がある場合には、予めNGラベルL0(膜塗工不良識別子)が電解質膜シート20Sに貼付され、不良の識別がされている。また、第1触媒層シート21Sに塗工不良がある場合には、予めNGラベルL1(第1触媒層塗工不良識別子)が第1触媒層シート21Sに貼付され、不良の識別がされている。
(Step S110)
First, the back sheet Bs that supports the
(ステップS120)
次いで、第1転写ローラー112から搬送されてくる積層状シートから第1触媒層支持シートDs1を、第1剥離ローラー113によって剥離する(ステップS120)。剥離された第1触媒層支持シートDs1は、回収ローラー313によって巻き取られ回収される。第1触媒層支持シートDs1が剥離された積層状シート(バックシートBsと電解質膜シート20Sと第1触媒層シート21Sとを積層したシート)は、下流側の第1画像検査カメラ115に搬送される。
(Step S120)
Next, the first catalyst layer support sheet Ds1 is peeled off from the laminated sheet conveyed from the
(ステップS130)
次いで、第1画像検査カメラ115が電解質膜シート20Sの一方の面に接合された第1触媒層シート21Sを撮影し、撮影結果に基づき第1触媒層シート21Sの転写不良を検査する(ステップS130)。第1画像検査カメラ115によって撮影された撮影結果を含む情報は、制御装置400に送信され、当該制御装置400は、受信した情報に基づき第1触媒層シート21Sの転写不良の有無を判断する。
(Step S130)
Next, the first
(ステップS140)
次いで、制御装置400によって第1触媒層シート21Sに転写不良有りと判断された場合には、制御装置400は第1ラベル装置116の駆動を制御し、第1ラベル装置116は、第1触媒層シート21SにNGラベルL3(転写不良識別子)を貼付する(ステップS140)。
(Step S140)
Next, when the
(ステップS150)
次いで、第2剥離ローラー117によって、積層状シート(バックシートBsと電解質膜シート20Sと第1触媒層シート21Sとを積層したシート)からバックシートBsを剥離する(ステップS150)。剥離されたバックシートBsは回収ローラー317にて回収される。第2剥離ローラー117によってバックシートBsが剥離された積層状シートは、下流側に配設される第2転写ローラー122に搬送される。
(Step S150)
Next, the back sheet Bs is peeled from the laminated sheet (sheet obtained by laminating the back sheet Bs, the
(ステップS160)
次いで、第2剥離ローラー117から第2転写ローラー122に搬送されてくる積層状シート(電解質膜シート20Sと第1触媒層シート21Sとが積層されたシート)と、第2触媒層支持シートロールDR2から巻き出される第2触媒層支持シートDs2とを、第2転写ローラー122に引き込んで、転写圧着する。これにより、積層状シートの電解質膜シート20Sに、第2触媒層シート22Sが転写される(ステップS160)。この第2触媒層シート22Sの転写により、電解質膜シート20Sの両面にアノードとカソードとを接合したシート状の膜電極接合体Msが得られる。得られたシート状の膜電極接合体Msは、第2転写ローラー122の下流側にある第2画像検査カメラ123が配設されている箇所に搬送される。なお、第2触媒層シート22Sに塗工不良がある場合には、予めNGラベルL2(第2触媒層塗工不良識別子)が第2触媒層シート22Sに貼付され、不良の識別がされている。
(Step S160)
Next, a laminated sheet (a sheet in which the
(ステップS170)
次いで、第2画像検査カメラ123により、電解質膜シート20Sの他方の面に接合された第2触媒層シート22S(膜電極接合体を構成する他の部材)の撮影及びNGラベルL0、L1、L2、L3の撮影を行う。撮影結果に基づき、第2触媒層シート22Sの転写不良検査、及び、第1触媒層シート21S、第2触媒層シート22S及び電解質膜シート20Sの塗工不良検査、並びに、第1触媒層シート21Sの転写不良検査を行う(ステップS170)。このように、第2触媒層シート22Sの検査に加えて、NGラベルL0、L1、L2、L3に入った検査結果の入手を行うことが可能となっている。なお、第2画像検査カメラ123によって撮影された撮影結果を含む情報は制御装置400に送信され、当該制御装置400は、受信した情報に基づき各シートの不良(第1触媒層シート21S、第2触媒層シート22S及び電解質膜シート20Sの塗工不良、並びに、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの転写不良)の有無を判断する。
(Step S170)
Next, the second
(ステップS180)
次いで、制御装置400によって、第2触媒層シート22Sの転写不良が有りと判断された場合には、制御装置400が第2ラベル装置124の駆動を制御し、第2ラベル装置124は、シート状の膜電極接合体にNGラベルL4(膜電極接合体不良識別子)を貼付する(ステップS180)。なお、図1では、第1触媒層シート21SにNGラベルL4を貼付した例が示されているが、他のシートにNGラベルL4を貼付することも可能である。
(Step S180)
Next, when the
以上、ステップS110〜S180の工程を経て、膜電極接合体が得られる。得られた膜電極接合体は、例えば燃料電池製造ラインに出荷される。 As described above, the membrane electrode assembly is obtained through the steps S110 to S180. The obtained membrane electrode assembly is shipped to a fuel cell production line, for example.
<膜電極接合体の検査工程>
続いて、図1に示した膜電極接合体製造装置1を用いて製造される膜電極接合体の検査工程について説明する。図3は膜電極接合体の検査工程の一例を示すフローチャートである。図3に示すステップS210の工程が、本発明における「第1検査工程」に相当し、ステップS220の工程が、本発明における「識別子取付工程」に相当し、ステップS230の工程が、本発明における「第2検査工程」に相当するものである。
<Inspection process of membrane electrode assembly>
Then, the inspection process of the membrane electrode assembly manufactured using the membrane electrode assembly manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the inspection process of the membrane electrode assembly. The step S210 shown in FIG. 3 corresponds to the “first inspection step” in the present invention, the step S220 corresponds to the “identifier attaching step” in the present invention, and the step S230 in the present invention. This corresponds to the “second inspection step”.
(ステップS210)
まず、第1画像検査カメラ115により膜電極接合体を構成する一の部材の撮影が行われ、撮影結果に基づいて膜電極接合体を構成する一の部材の検査が行われる。本実施形態では、第1画像検査カメラ115により、電解質膜シート20Sの一方の面に転写された第1触媒層シート21Sの撮影が行われ、撮影結果に基づいて第1触媒層シート21Sの転写不良検査が行われる(ステップS210)。具体的には。第1画像検査カメラ115により撮影された撮影結果に対応する情報は、制御装置400に送信され、当該制御装置400は、受信した情報に基づいて第1触媒層シート21Sの転写不良の有無を判断する。なお、本実施形態では、このステップS210において、第1触媒層シート21Sの転写不良検査を行うものであるが、この例に限定されず、電解質膜シート20Sの塗工不良検査、又は、第1触媒層シート21Sの塗工不良検査を行うことも可能である。
(Step S210)
First, one member constituting the membrane electrode assembly is photographed by the first
(ステップS220)
次いで、制御装置400により、第1触媒層シート21Sに転写不良有りと判断された場合には、制御装置400が第1ラベル装置116の駆動を制御し、第1ラベル装置116は、第1触媒層シート21SにNGラベルL3(転写不良識別子)を貼付する(ステップS220)。ラベルを貼付後、積層状シートは下流側に搬送され、第2転写ローラー122において、当該積層状シートに第2触媒層シート22Sが転写され、電解質膜の両面にアノードとカソードが接合されたシート状の膜電極接合体Msが得られる。なお、本実施形態では、このステップS220(識別子取付工程)においてNGラベルL3(転写不良識別子)を貼付するものであるが、この識別子取付工程においては、電解質膜シート20Sの塗工不良を識別するためのNGラベルL0(膜塗工不良識別子)を貼付しても良く、また第1触媒層シート21Sの塗工不良を識別するためのNGラベルL1(第1触媒層塗工不良識別子)を貼付しても良い。この膜塗工不良識別子、第1触媒層塗工不良識別子、又は第1触媒層転写不良識別子のうち少なくともいずれか1つを含むものが、本発明における「識別子」に相当するものである。
(Step S220)
Next, when the
(ステップS230)
次いで、第2画像検査カメラ123により膜電極接合体を構成する他の部材及び識別子の撮影が行われ、撮影結果に基づいて膜電極接合体を構成する他の部材の検査及び識別子に含まれる検査結果の入手が行われる。本実施形態では、第2画像検査カメラ123は、電解質膜シート20Sの他方の面に転写された第2触媒層シート22Sの撮影、及び、既に各シートに貼付されたNGラベル(NGラベルL0(膜塗工不良識別子)、NGラベルL1(第1触媒層塗工不良識別子)、NGラベルL3(転写不良識別子))を撮影する。撮影結果に基づいて、第2触媒層シート22Sの転写不良検査を行うと共に、既に各シート(電解質膜シート20S、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22S)に取付けられたNGラベルの有無を検査する(ステップS230)。このように、第2触媒層シート22Sの転写不良検査だけでなく、第1触媒層シート21S、第2触媒層シート22S及び電解質膜シート20Sの塗工不良検査、並びに、第1触媒層シート21Sの転写不良検査も行うことが可能となっている。つまり、第2画像検査カメラ123は、検査結果を集約する機能を有している。なお、第2画像検査カメラ123によって撮影された撮影結果を含む情報は制御装置400に送信され、当該制御装置400は、受信した情報に基づき各シートの不良(第1触媒層シート21S、第2触媒層シート22S及び電解質膜シート20Sの塗工不良、並びに、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの転写不良)の有無を判断する。
(Step S230)
Next, the second
このステップS230において、第2画像検査カメラ123による撮影、当該撮影結果に基づく検査は、第2触媒層支持シートDs2を介して行われる。言い換えれば、第2画像検査カメラ123による撮影、当該撮影結果に基づく検査は、第2触媒層支持シートDs2越しに行われる。
In this step S230, photographing by the second
またステップS230において、第2画像検査カメラ123による撮影、当該撮影結果に基づく検査は、膜電極接合体を構成する部材(電解質膜シート20S、第1触媒層シート21S、第2触媒層シート22Sを含む各シート)越しに行われる。
In step S230, the imaging by the second
(ステップS240)
次いで、膜電極接合体を構成する部材(電解質膜シート20S、第1触媒層シート21S又は第2触媒層シート22S)に不良が有りと制御装置400によって判断された場合には、制御装置400は、第2ラベル装置124の駆動を制御する。すると、第2ラベル装置124は、膜電極接合体を構成する部材にNGラベルL4(膜電極接合体不良識別子)を貼付する(ステップS240)。このようにステップS240では、検査結果を集約してNGラベルを貼付する。
(Step S240)
Next, when the
上記ステップS210〜S240のように、膜電極接合体を構成する各部材に対する検査が行われ、膜電極接合体の検査工程が終了する。 As in steps S210 to S240, each member constituting the membrane electrode assembly is inspected, and the inspection process of the membrane electrode assembly is completed.
以上のように、本実施形態では、第1画像検査カメラ115によって第1触媒層シート21Sが撮影され、撮影結果に基づいて第1触媒層シート21Sの転写不良の検査が行われる。この検査の結果、第1触媒層シート21Sの転写不良有りと制御装置400によって判断された場合には、第1ラベル装置116が、第1触媒層シート21Sに検査結果の情報が入ったNGラベルL3を貼付する。そして、NGラベルL3の貼付後、第2画像検査カメラ123によって、第2触媒層シート22Sの撮影及び識別子を撮影し、撮影結果に基づいて、第2触媒層シート22Sの転写不良検査、及び、NGラベルL0、L1、L2、L3の有無の検査をする。言い換えれば、第2画像検査カメラ123が撮影した撮影結果に基づいて、第2触媒層シート22Sの検査(第2触媒層シート22Sの塗工不良検査と転写不良検査)、並びに、電解質膜シート20S及び第1触媒層シート21Sの検査結果の入手を行う。このように、1つの検査カメラ(第2画像検査カメラ123)で検査結果を集約することにより、検査カメラの個数を削減することができ、製造コストを低減させることができる。なお、本実施形態における、電解質膜シート20S及び第1触媒層シート21Sの検査結果としては、電解質膜に貼付されたNGラベルL0(膜塗工不良識別子)、第1触媒層に貼付されたNGラベルL1(第1触媒層塗工不良識別子)及び第1触媒層に貼付されたNGラベルL3(転写不良識別子)を含むことが好ましい。
As described above, in the present embodiment, the first
また本実施形態では、第2画像検査カメラ123による撮影、撮影結果に基づく検査は、第2触媒層支持シートDs2を介して、言い換えれば、第2触媒層支持シートDs2越しに行われる。第2触媒層支持シートDs2は、透明又は白色で薄い材料(例えば100μ以下)で形成されているため、第2触媒層支持シートDs2越しに、第2触媒層シート22Sの検査をすることができる。このため、第2画像検査カメラ123による検査を行う際に、第2触媒層支持シートDs2を取り除く必要がなく、また、第2触媒層支持シートDs2によって検査対象である第2触媒層シート22Sの取り扱いが容易となる。
In the present embodiment, the photographing by the second
また本実施形態では、第2画像検査カメラ123による撮影、撮影結果に基づく検査は、膜電極接合体を構成する部材越し、つまり、シート状の膜電極接合体Ms越しに行われる。電解質膜シート20Sと2種類の触媒層シート(第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22S)とを積層した状態でその厚さが例えば50μ以下と薄いため、第2画像検査カメラ123による検査(電解質膜シート20S、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの塗工不良検査、並びに、第1触媒層シート21S及び第2触媒層シート22Sの転写不良検査)を、シート状の膜電極接合体Ms越しに、同時に行うことが可能となる。このようにシート状の膜電極接合体Ms越しに検査を行うことができるため、膜電極接合体を構成する各シートの積層方向のどちらの位置でも第2画像検査カメラ123を設置することができる。つまり、図1では、第2画像検査カメラ123が、シート状の膜電極接合体Msに対して上方側に配置された状態が示されているが、この配置に限定されず、第2画像検査カメラ123を、シート状の膜電極接合体Msに対して下方側に配置することも可能である。このため、第2画像検査カメラ123の設置位置の自由度を確保することができる。
In the present embodiment, the photographing by the second
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention.
例えば本実施形態では、第1触媒層シート21Sとしてアノードシート、第2触媒層シート22Sとしてカソードシートが用いられるが、これに限定されなく、電解質膜シート20Sの一方の面にアノードシート、他方の面にカソードシートを接合するものであればその接合する順序は限定されない。また、膜電極接合体として、電解質膜の両面に電極触媒層が形成されたものを説明してきたが、膜電極接合体にガス拡散層が含まれるものについても当然に本発明の範囲に含まれる。その他、各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
For example, in the present embodiment, an anode sheet is used as the first
1:膜電極接合体製造装置
20R:電解質膜シートロール
20S:電解質膜シート(電解質膜)
21S:第1触媒層シート(第1触媒層)
22S:第2触媒層シート(第2触媒層)
110:第1触媒層転写機構部
112:第1転写ローラー
113:第1剥離ローラー
115:第1画像検査カメラ
116;第1ラベル装置
117:第2剥離ローラー
120:第2触媒層転写機構部
122:第2転写ローラー
123:第2画像検査カメラ(検査カメラ)
124:第2ラベル装置
313、317:回収ローラー
400:制御装置
Bs:バックシート(電解質膜支持基材)
DR1:第1触媒層支持シートロール
DR2:第2触媒層支持シートロール
Ds1:第1触媒層支持シート
Ds2:第2触媒層支持シート(支持基材)
L0:NGラベル(膜塗工不良識別子)
L1:NGラベル(第1触媒層塗工不良識別子)
L2:NGラベル(第2触媒層塗工不良識別子)
L3:NGラベル(転写不良識別子)
L4:NGラベル(膜電極接合体不良識別子)
1: Membrane electrode
21S: First catalyst layer sheet (first catalyst layer)
22S: Second catalyst layer sheet (second catalyst layer)
110: first catalyst layer transfer mechanism 112: first transfer roller 113: first peeling roller 115: first
124:
DR1: first catalyst layer support sheet roll DR2: second catalyst layer support sheet roll Ds1: first catalyst layer support sheet Ds2: second catalyst layer support sheet (support base material)
L0: NG label (film coating defect identifier)
L1: NG label (1st catalyst layer coating failure identifier)
L2: NG label (second catalyst layer coating failure identifier)
L3: NG label (transfer defect identifier)
L4: NG label (defect identifier of membrane electrode assembly)
Claims (5)
膜電極接合体を構成する一の部材を検査する第1検査工程と、
前記検査に基づき不良と判定された前記一の部材に、検査結果の情報が入った識別子を取り付ける識別子取付工程と、
前記識別子取付工程の後に、1つの検査カメラで前記膜電極接合体を構成する他の部材及び前記識別子を撮影し、撮影結果に基づいて前記他の部材の検査及び前記検査結果の入手を行う第2検査工程と、
を備える膜電極接合体の検査方法。 A method for inspecting a membrane electrode assembly formed by transferring an electrode catalyst layer to a belt-shaped electrolyte membrane that is continuously conveyed,
A first inspection step of inspecting one member constituting the membrane electrode assembly;
An identifier attaching step of attaching an identifier containing information on the inspection result to the one member determined to be defective based on the inspection;
After the identifier attaching step, the other member constituting the membrane electrode assembly and the identifier are photographed by one inspection camera, and the other member is inspected and the inspection result is obtained based on the photographing result. 2 inspection processes;
A method for inspecting a membrane electrode assembly comprising:
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