JP2016167381A

JP2016167381A - 触媒層形成検査装置とその検査方法

Info

Publication number: JP2016167381A
Application number: JP2015046352A
Authority: JP
Inventors: 精一今倉; Seiichi Imakura; 田中　仁; Hitoshi Tanaka; 仁田中
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: JP6528117B2

Abstract

【課題】電解質膜を間に挟んで対面する触媒層の位置ズレ量を検査することのできる触媒層形成検査装置とその検査方法を提供する。【解決手段】第１触媒層２、第２触媒層３とその周縁部の電解質膜１を照射する照明部８と、第１触媒層２、第２触媒層３で反射する光とその周縁部の電解質膜１で全反射する光とを撮影する第１撮影部９、第２撮影部１０、第３撮影部１１と、第１撮影部９、第２撮影部１０、第３撮影部１１で得られた触媒層周縁部の境界線の位置情報の取得部を有する構成としたことにより、電解質膜を間に挟んで対面する触媒層の位置ズレ情報を検査することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、固体高分子型燃料電池の膜触媒層接合体の触媒層形成検査装置とその検査方法に関するものであり、さらに詳しくは電解質膜を間に挟んで対面するカソード触媒層層周縁部の境界線位置と、アノード触媒層周縁部の境界線位置とのズレ量を検査する触媒層形成検査装置とその検査方法に関するものである。

従来の触媒層形成検査装置は、電解質膜を間に挟んで対面するカソード触媒層周縁部のとアノード触媒層周縁部のそれぞれの境界線位置のズレ量を検査するために、電解質膜の面に対して垂直の方向から認識される外観を撮影して、カソード触媒層が塗工された部位と、アノード触媒層が塗工され部位と、カソード触媒層とアノード触媒層がともに塗工された部位と、未塗工の部位のそれぞれの部位の色の濃淡から検査している。

ここで、固体高分子形燃料電池で使用されている電解質膜は、一般的に、無色、有色に関わらず透明であり、電解質膜の両面に形成される触媒層は、カソード触媒層とアノード触媒層ともにカーボン材料を用いるため、一般的に黒色である。

電解質膜を間に挟んでカソード触媒層とアノード触媒層を形成した場合に、電解質膜の面に対して垂直方向の外観から認識される触媒層は、カソード触媒層とアノード触媒層を区別することが困難である。これはカソード触媒層側とアノード触媒層側のどちら側から見ても同様のことが言える。さらに、カソード触媒層とアノード触媒層のそれぞれの周縁部の境界線を、外観から認識することも困難である。

外観から認識される触媒層の周縁部の境界線位置情報は、カソード触媒層もしくはアノード触媒層の少なくともどちらか一方の周縁部の境界線で形成されるカソード触媒層とアノード触媒層のシルエットの境界線位置情報となるので、カソード触媒層とアノード触媒層のそれぞれの周縁部の境界線位置情報と、その位置ズレを外観から認識することが困難であった。

そこで、電解質膜を間に挟んで対面するカソード触媒層とアノード触媒層の位置ズレを検出するために、線を使用する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１で提案されたものは、Ｘ線装置から構成されており、外観を認識するのではなく、膜触媒層接合体に透過Ｘ線を照射し、透過するＸ線強度が相対的に強い場合は両面とも未塗工部と判定し、Ｘ線強度が相対的に弱い場合は両面とも塗工部と判定し、その中間の強度であるときは位置ズレが生じている部分であると判定することにより、位置ズレの部分を検出している。

特開２０００−３５３５１４号公報

しかしながら、上記の特許文献１で提案されているＸ線を用いる構成では、連続撮像できるＸ線装置のモジュールは非常に高価である。また、Ｘ線の透過度を小中大に相対的に分類することによって、未塗工部とカソード触媒層塗工部、アノード触媒層塗工部を分類
する構成であるが、触媒層塗工部、特に周縁部において塗工厚みのムラが大きいと、検出閾値の設定が難しくなるので、触媒層周縁部の境界線位置情報の判定が困難になる。

また、カソード触媒層とアノード触媒層が薄くなると、Ｘ線透過強度の検出限界に近づき、検出閾値の設定が難しくなる。また、カソード触媒層アノード触媒層のＸ線透過強度が近似している場合、カソード触媒層とアノード触媒層の塗工部位の区別が困難になる。

このように、従来の媒層形成検査装置は、装置の低価格化、また塗工厚みのムラの影響を小さくし、塗工厚みの影響を小さくし、カソード触媒層とアノード触媒層の位置を区別することに課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電解質膜を間に挟んで対面する触媒層の周縁部の境界線位置情報を、外観によって検査することができ、低価格で、塗工厚みのムラの影響が小さく、塗工厚みが薄くなっても精度良く検査することができ、カソード触媒層とアノード触媒層の位置を区別することができる触媒層形成検査装置とその検査方法を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の触媒層形成検査装置は、一方の面のみに第１触媒層が塗布形成された電解質膜の第１触媒層を撮影した第１撮影画像データを取得する第１撮影部と、第１撮影画像データを基に、第１触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、一方の面に第１触媒層が塗布形成された電解質膜の他方の面に、第２触媒層を、電解質膜を間に挟んで第２触媒層と第１触媒層とが対面するように塗布形成する第２触媒層塗工部と、第２触媒層と、第２触媒層周縁部の電解質膜とを照射する照明部と、第２触媒層で反射した光と第２触媒層周縁部の電解質膜で全反射した光を撮影した第２撮影画像データを取得する第２撮影部と、第２撮影画像データを基に、第２触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第２触媒層周縁部の境界線の位置情報と、を基に、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と、第２触媒層周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、異常と判定する、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と第２触媒層周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置検査部を有する構成としたものである。

第２撮影部においては、第２撮影部と、第２撮影部によって撮影される第２撮影部の被写体とを結ぶ直線と、第２撮影部の被写体を照射する照明部と、第２撮影部の被写体を結ぶ直線とで成す角度の２分の１である入射角が、臨界角を超えるように、照明部と、第２撮影部と、第２撮影部の被写体と、を配置する。

ここで、臨界角とは照明部から照射された膜への入射光が全反射する最小の角度のことであり、屈折光の屈折角が９０度となるときの最も小さな入射角であるので、スネルの法則に基づくと、屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ２の媒質へ光が入射するとき、臨界角θは次式で示される。
θ＝ａｒｃ・ｓｉｎ（ｎ１／ｎ２）
電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の位置ズレを検査する場合、第１撮影部において、第１触媒層を撮影した第１触媒層撮影データから、第１触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得し、第２撮影部において、第２触媒層の周縁部の電解質膜を照
射する光は全反射して第２撮影部に認識されるので、全反射した光を撮影することで、第１触媒層を撮影することなく、第２触媒層を撮影した第２触媒層撮影データから、第２触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得し、第１触媒層の周縁部の境界線位置情報と、第２触媒層の周縁部の境界線位置情報と、を比較することになり、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の位置ズレ情報を検査することとなる。

本発明の触媒層形成検査装置は、第１触媒層の境界線位置情報を、第１撮影部で、第２触媒層の境界線位置情報を、照明部から照射した光の電解質膜での全反射光を認識するように配置した第２撮影部で、それぞれ取得し、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の位置ズレを検査する。

こうすることによって、第２撮影部においては、可視光を照射する安価な照明部と、可視光を認識する安価な撮影機を用い、触媒層形成検査装置を安価に構成することができ、また、触媒層の位置ズレ検査量が、触媒層内に厚みムラや、触媒層の薄層化に対応でき、第１触媒層と第２触媒層の境界線位置情報の位置を、それぞれ区別をすることができるので、塗工時の塗工位置の調整を行なうことが容易になる。

本発明の実施の形態１に係る触媒層形成検査装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態１に係る触媒層を電解質膜に対して垂直方向からみた上面図本発明の実施の形態１に係る触媒層形成検査装置の照明部と第２撮影部を中心として模式的に示す断面図本発明の実施の形態２に係る触媒層形成検査装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態３に係る触媒層形成検査装置を模式的に示す断面図本発明の実施の形態４に係る触媒層形成検査装置を模式的に示す断面図

第１の発明は、一方の面のみに第１触媒層が塗布形成された電解質膜の第１触媒層を撮影した第１撮影画像データを取得する第１撮影部と、第１撮影画像データを基に、第１触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、一方の面に第１触媒層が塗布形成された電解質膜の他方の面に、第２触媒層を、電解質膜を間に挟んで第２触媒層と第１触媒層とが対面するように塗布形成する第２触媒層塗工部と、第２触媒層と、第２触媒層周縁部の電解質膜とを照射する照明部と、第２触媒層で反射した光と第２触媒層周縁部の電解質膜で全反射した光を撮影した第２撮影画像データを取得する第２撮影部と、第２撮影画像データを基に、第２触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第２触媒層周縁部の境界線の位置情報とを基に、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と、第２触媒層周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、を有し、触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、異常と判定する、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と第２触媒層周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置検査部を有する、触媒層形成検査装置である。

上記構成において、第１撮影部は第１触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得し、照明部が、第２触媒層と、第２触媒層の周縁部の電解質膜に光を照射し、第２触媒層の周縁部
の電解質膜からの全反射光を認識し、電解質膜での屈折光を認識しなくなるので、第２撮影部は電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層の外観を認識することがなく、第２撮影部において、第２触媒層と第２触媒層の周縁部の電解質膜の境界線位置情報を取得する。

こうすることによって、第１触媒層の周縁部の境界線位置情報と、第２触媒層周縁部の境界線位置情報とを比較することができ、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の位置ズレ量を検査することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の触媒層形成検査装置において、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層が電解質膜の面に対して垂直方向から見て認識される第１触媒層と第２触媒層の少なくともどちらか一方の周縁部の境界線で形成される第１触媒層と第２触媒層のシルエットを撮影した第３撮影画像データを取得する第３撮影部と、第３撮影画像データを基に、シルエットのシルエット周縁部の境界線の位置情報を得る第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部と、第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第２触媒層周縁部の境界線の位置情報とを基に、シルエット周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データと第２撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部を、さらに有し、触媒層周縁部の境界線位置検査部は、第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報と、第１撮影画像データと第２撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報とを基に、シルエット周縁部の境界線位置情報のズレの大きさを計算するシルエット周縁部の境界線位置情報のズレ計算部と、を有し、シルエット周縁部の境界線位置情報のズレ計算部で計算されたシルエット周縁部の境界線位置情報のズレの大きさが所定値を超えていれば、異常と判定する、シルエット周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層形成検査装置である。

上記構成において、第３撮影部は、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報を取得し、第１の発明で取得した第１触媒層の周縁部の境界線位置情報と、第２触媒層の周縁部の境界線位置情報とを比較することで計算される電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報を取得する。

こうすることによって、第３撮影部で得られた電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層のシルエットの周縁部の境界線位置情報と、計算された触媒層シルエットの位置情報と比較することができ、第３撮影部で撮影された触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報と、計算された触媒層シルエットとの整合性を検査することができる。

第３の発明は、一方の面のみに第１触媒層が塗布形成された電解質膜の第１触媒層を撮影した第１撮影画像データを取得する第１撮影部と、第１撮影画像データを基に、第１触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、一方の面に第１触媒層が塗布形成された電解質膜の他方の面に、第２触媒層を、電解質膜を間に挟んで第２触媒層と第１触媒層とが対面するように塗布形成する第２触媒層塗工部と、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層が電解質膜の面に対して垂直方向から見て認識される第１触媒層と第２触媒層の少なくともどちらか一方の周縁部の境界線で形成される第１触媒層と第２触媒層のシルエットを撮影した第３撮影画像データを取得する第３撮影部と、第３撮影画像データを基に、シルエットのシルエット周縁部の境界線の位置情報を得る第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部と、第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線
位置情報取得部で得られた第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報と、を基に、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と、シルエット周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、を有し、触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、異常と判定する、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線とシルエット周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置検査部を有する、触媒層形成検査装置である。

上記構成において、第１撮影部は第１触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得し、第３撮影部は電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報を取得する。

こうすることによって、第１触媒層周縁部の境界線位置情報と、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報を比較することができ、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の位置ズレ量を検査することができる。

第４の発明は、電解質膜を間に挟んで、一方の面に第１触媒層が、他方の面に第２触媒層が塗布形成された電解質膜の第２触媒層と、第２触媒層の周縁部の電解質膜と、を照射する照明部と、第２触媒層と、第２触媒層で反射した光と第２触媒層周縁部の電解質膜で全反射した光を撮影した第２撮影画像データを取得する第２撮影部と、第２撮影画像データを基に、第２触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層が電解質膜の面に対して垂直方向から見て認識される第１触媒層と第２触媒層の少なくともどちらか一方の周縁部の境界線で形成される第１触媒層と第２触媒層のシルエットを撮影した第３撮影画像データを取得する第３撮影部と、第３撮影画像データを基に、シルエットのシルエット周縁部の境界線の位置情報を得る第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部と、第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第２触媒層周縁部の境界線の位置情報と、第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報と、を基に、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と、シルエット周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、を有し、触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、異常と判定する、電解質膜を間に挟んで対面する第２触媒層周縁部の境界線とシルエット周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置検査部を有する、触媒層形成検査装置である。

上記構成において、第２撮影部は第２触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得し、第３撮影部は電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報を取得する。

第５の発明は、特に、第１から第４のいずれか１つの発明の触媒層形成検査装置において、電解質膜を間に挟んで第２触媒層塗工部と対面する位置に塗工ローラが配置され、塗
工ローラの外周面に沿って、第１触媒層が塗布形成された電解質膜が搬送される、触媒層形成検査装置である。

上記構成において、電解質膜が塗工ローラに接触し、電解質膜の位置が安定する。こうすることによって、塗工部において電解質膜へ均一な塗工を行なうことができる。

第６の発明は、一方の面のみに第１触媒層が塗布形成された電解質膜の第１触媒層を撮影した第１撮影画像データを取得する第１撮影部と、第１撮影画像データを基に、第１触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、一方の面に第１触媒層が塗布形成された電解質膜の他方の面に、第２触媒層を、電解質膜を間に挟んで第２触媒層と第１触媒層とが対面するように塗布形成する第２触媒層塗工部と、第２触媒層と、第２触媒層周縁部の電解質膜とを照射する照明部と、第２触媒層で反射した光と第２触媒層周縁部の電解質膜で全反射した光を撮影した第２撮影画像データを取得する第２撮影部と、第２撮影画像データを基に、第２触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第２触媒層周縁部の境界線の位置情報とを基に、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と、第２触媒層周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、を有し、触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、異常と判定する、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と第２触媒層周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置の検査方法である。

上記構成において、第１撮影部は第１触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得し、照明部が、第２触媒層と、第２触媒層の周縁部の電解質膜に光を照射し、第２触媒層の周縁部の電解質膜からの全反射光を認識し、電解質膜での屈折光を認識しなくなるので、第２撮影部は電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層の外観を認識することがなく、第２撮影部において、第２触媒層と第２触媒層の周縁部の電解質膜の境界線位置情報を取得する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る触媒層形成検査装置Ａ１０１を模式的に示す断面図である。

図１に示す触媒層形成検査装置Ａ１０１は、第１触媒層２が間欠塗工された電解質膜１を搬送し、電解質膜１に対して第１触媒層２および第２触媒層を間欠塗工し、一方の面のみに第１触媒層２が塗布形成された電解質膜１の第１触媒層２を撮影した第１撮影画像データを取得する第１撮影部９と、第１撮影画像データを基に、第１触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部（図示せず）と、一方の面に第１触媒層が塗布形成された電解質膜１の他方の面に、第２触媒層３を、電解質膜１を間に挟んで第２触媒層３と第１触媒層２とが対面するように塗布形成する塗工部７と、第２触媒層３と、第２触媒層周縁部の電解質膜１とを波長４１０
から７１０ｎｍの可視光が照射する照明部８と、第２触媒層からの反射光１５と第２触媒層周縁部の電解質膜からの全反射光１７を撮影した第２撮影画像データを取得する波長４１０から７１０ｎｍの可視光を認識する第２撮影部１０と、第２撮影画像データを基に、第２触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部（図示せず）と、第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第２触媒層周縁部の境界線の位置情報とを基に、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と、第２触媒層周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部（図示せず）と、を有し、触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、異常と判定する、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層周縁部の境界線と第２触媒層周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置検査部を有し、図２に示すように、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層２と第２触媒層３が電解質膜１の面に対して垂直方向から見て認識される第１触媒層２と第２触媒層３の少なくともどちらか一方の周縁部の境界線で形成される第１触媒層２と第２触媒層３の触媒層シルエット５を撮影した第３撮影画像データを取得する第３撮影部１１と、第３撮影画像データを基に、シルエットのシルエット周縁部の境界線の位置情報を得る第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部と、第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第２触媒層周縁部の境界線の位置情報とを基に、シルエット周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データと第２撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部（図示せず）を、さらに有し、触媒層周縁部の境界線位置検査部は、第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報と、第１撮影画像データと第２撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報とを基に、シルエット周縁部の境界線位置情報のズレの大きさを計算するシルエット周縁部の境界線位置情報のズレ計算部と、を有し、シルエット周縁部の境界線位置情報のズレ計算部で計算されたシルエット周縁部の境界線位置情報のズレの大きさが所定値を超えていれば、異常と判定する、シルエット周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層形成検査装置である。

以上のように構成された本実施の形態の触媒層形成検査装置について、以下その動作、作用を説明する。

第１に、第１撮影部９に関する説明を述べる。第１撮影部９は第１触媒層２を認識し、第１触媒層２と、第１触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得する。

第２に、第２撮影部１０に関する説明を述べる。第２撮影部１０においては、第２撮影部１０と、第２撮影部１０によって撮影される第２撮影部の被写体とを結ぶ直線と、第２撮影部の被写体を照射する照明部８と、第２撮影部の被写体を結ぶ直線と、で成す角度の２分の１である入射角が、臨界角（たとえばフッ素系高分子電解質の場合３０度）を超えて、４５度となるように、照明部８と、第２撮影部１０と、第２撮影部の被写体と、を配置する。

また、第２撮影部１０は、照明部８が、第２触媒層３と、第２触媒層の周縁部の電解質膜に光を照射し、第２触媒層３と、第２触媒層の周縁部の電解質膜の外観を認識し、このとき、図３に示すように、第２触媒層の周縁部の電解質膜からの全反射光１７を認識し、電解質膜での屈折光１８を認識しなくなるので、第２撮影部１０は電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層２の外観を認識することなく、第２触媒層３と、第２触媒層の周縁
部の電解質膜１を認識し、第２触媒層３と、第２触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得する。

第３に、第３撮影部１１に関する説明を述べる。第３撮影部１１は電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層２と第２触媒層３の触媒層シルエット５を認識し、その周縁部の境界線位置情報を取得する。

こうすることによって、第１撮影部９で取得した第１触媒層周縁部の境界線位置情報と、第２撮影部１０で取得した第２触媒層周縁部の境界線位置情報とを比較することができ、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層２と第２触媒層３の位置ズレ量を計算することができる。

また、第１撮影部９で取得した第１触媒層の周縁部の境界線位置情報と、第２撮影部１０で取得した第２触媒層の周縁部の境界線位置情報とを基に、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の触媒層シルエットの境界線位置情報を計算し、計算された触媒層シルエットの境界線位置情報と、第３撮影部１１で取得した電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の触媒層シルエット周縁部の境界線位置情報とを比較することができ、計算された触媒層シルエット周縁部の境界線位置情報と、第３撮影部１１で撮影された触媒層シルエット周縁部の境界線位置情報との整合性を検査することができる。

なお、第２撮影部１０の撮影対象となる第２触媒層３および電解質膜１は、電解質膜１の搬送が安定している塗工ローラ上であってもよい。また、第２撮影部１０と第３撮影部１１の順序は逆であってもよい。また、第３撮影部１１は、第１触媒層２側からでも、第２触媒層３側からのどちらか一方でよいし、第４撮影部を設けて、両側から撮影してもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る触媒層形成検査装置は、実施の形態１の触媒層形成検査装置に対して、第３撮影部１１を取り除いた触媒層形成検査装置である。

図４は、本発明の実施の形態２に係る触媒層形成検査装置Ｂ１０２を模式的に示す断面図である。図４に記載の触媒層形成検査装置Ｂ１０２は、第１触媒層の周縁部の境界線位置情報と、第２触媒層の周縁部の境界線位置情報を取得する。

こうすることによって、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層の周縁部の境界線位置情報と、第２触媒層の周縁部の境界線の位置情報とを比較することができ、第１触媒層２と第２触媒層３の位置ズレ情報を計算することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る触媒層形成検査装置は、実施の形態１の触媒層形成検査装置に対して、第２撮影部１０を取り除いた触媒層形成検査装置である。

図５は、本発明の実施の形態３に係る触媒層形成検査装置Ｃ１０３を模式的に示す断面図である。図５に記載の触媒層形成検査装置Ｃ１０３は、第１触媒層の周縁部の境界線位置情報と、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層２と第２触媒層３の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報を取得する。

こうすることによって、第１触媒層の周縁部の境界線位置情報と、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層２と第２触媒層３の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報
とを比較することができ、第２触媒層３が第１触媒層２に包含されていない部分の、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層２と第２触媒層３の位置ズレ情報を計算することができる。

（実施の形態４）
実施の形態４に係る触媒層形成検査装置は、実施の形態１の触媒層形成検査装置に対して、第１撮影部９を取り除いた触媒層形成検査装置である。

図６は、本発明の実施の形態４に係る触媒層形成検査装置Ｄ１０４を模式的に示す断面図である。図６に記載の触媒層形成検査装置Ｄ１０４は、第２触媒層の周縁部の境界線位置情報と、電解質膜１を間に挟んで対面する第１触媒層２と第２触媒層３の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報を取得する。

こうすることによって、第２触媒層３の周縁部の境界線位置情報と、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層と第２触媒層の触媒層シルエットの周縁部の境界線位置情報とを比較することができ、第１触媒層２が第２触媒層３に包含されていない部分の、電解質膜を間に挟んで対面する第１触媒層２と第２触媒層３の位置ズレ情報を計算することができる。

なお、第２撮影部１０と第３撮影部１１の順序は逆であってもよい。

以上のように、本発明に係る触媒層形成検査装置とその検査方法は、電解質膜を間に挟んで対面する触媒層を形成するにあたって、その触媒層の位置ズレ量を検査できる検査装置とその検査方法等に広く適用できる。

１電解質膜
２第１触媒層
３第２触媒層
５触媒層シルエット
７塗工部
８照明部
９第１撮影部
１０第２撮影部
１１第３撮影部
１５第２触媒層からの反射光
１７電解質膜からの全反射光
１８電解質膜での屈折光
１０１触媒層形成検査装置Ａ
１０２触媒層形成検査装置Ｂ
１０３触媒層形成検査装置Ｃ
１０４触媒層形成検査装置Ｄ

Claims

一方の面のみに第１触媒層が塗布形成された電解質膜の前記第１触媒層を撮影した第１撮影画像データを取得する第１撮影部と、
前記第１撮影画像データを基に、前記第１触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記一方の面に前記第１触媒層が塗布形成された前記電解質膜の他方の面に、第２触媒層を、前記電解質膜を間に挟んで前記第２触媒層と前記第１触媒層とが対面するように塗布形成する第２触媒層塗工部と、
前記第２触媒層と、前記第２触媒層周縁部の電解質膜とを照射する照明部と、
前記第２触媒層で反射した光と前記第２触媒層周縁部の電解質膜で全反射した光を撮影した第２撮影画像データを取得する第２撮影部と、
前記第２撮影画像データを基に、前記第２触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、前記第２撮影画像データに基づく前記第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第２触媒層周縁部の境界線の位置情報とを基に、前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層周縁部の境界線と、前記第２触媒層周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、を有し、
前記触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、
異常と判定する、前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層周縁部の境界線と前記第２触媒層周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置検査部を有する、触媒層形成検査装置。
前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層と前記第２触媒層が前記電解質膜の面に対して垂直方向から見て認識される前記第１触媒層と前記第２触媒層の少なくともどちらか一方の周縁部の境界線で形成される前記第１触媒層と前記第２触媒層のシルエットを撮影した第３撮影画像データを取得する第３撮影部と、
前記第３撮影画像データを基に、前記シルエットのシルエット周縁部の境界線の位置情報を得る前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、前記第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた第２触媒層周縁部の境界線の位置情報とを基に、前記シルエット周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データと第２撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部を、さらに有し、
前記触媒層周縁部の境界線位置検査部は、前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報と、前記第１撮影画像データと第２撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報とを基に、前記シルエット周縁部の境界線位置情報のズレの大きさを計算する前記シルエット周縁部の境界線位置情報のズレ計算部と、を有し、
前記シルエット周縁部の境界線位置情報のズレ計算部で計算された前記シルエット周縁部の境界線位置情報のズレの大きさが所定値を超えていれば、
異常と判定する、前記シルエット周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、
請求項１に記載の触媒層形成検査装置。
一方の面のみに第１触媒層が塗布形成された電解質膜の前記第１触媒層を撮影した第１撮影画像データを取得する第１撮影部と、
前記第１撮影画像データを基に、前記第１触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮
影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記一方の面に前記第１触媒層が塗布形成された前記電解質膜の他方の面に、第２触媒層を、前記電解質膜を間に挟んで前記第２触媒層と前記第１触媒層とが対面するように塗布形成する第２触媒層塗工部と、
前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層と前記第２触媒層が前記電解質膜の面に対して垂直方向から見て認識される前記第１触媒層と前記第２触媒層の少なくともどちらか一方の周縁部の境界線で形成される前記第１触媒層と前記第２触媒層のシルエットを撮影した第３撮影画像データを取得する第３撮影部と、
前記第３撮影画像データを基に、前記シルエットのシルエット周縁部の境界線の位置情報を得る前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報とを基に、前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層周縁部の境界線と、前記シルエット周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、を有し、
前記触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、
異常と判定する、前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層周縁部の境界線と前記シルエット周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置検査部を有する、触媒層形成検査装置。
電解質膜を間に挟んで、一方の面に第１触媒層が、他方の面に第２触媒層が塗布形成された前記電解質膜の前記第２触媒層と、前記第２触媒層の周縁部の電解質膜と、を照射する照明部と、
前記第２触媒層と、前記第２触媒層で反射した光と前記第２触媒層周縁部の電解質膜で全反射した光を撮影した第２撮影画像データを取得する第２撮影部と、
前記第２撮影画像データを基に、前記第２触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層と前記第２触媒層が前記電解質膜の面に対して垂直方向から見て認識される前記第１触媒層と前記第２触媒層の少なくともどちらか一方の周縁部の境界線で形成される前記第１触媒層と前記第２触媒層のシルエットを撮影した第３撮影画像データを取得する第３撮影部と、
前記第３撮影画像データを基に、前記シルエットのシルエット周縁部の境界線の位置情報を得る前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第２触媒層周縁部の境界線の位置情報と、前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第３撮影画像データに基づくシルエット周縁部の境界線位置情報とを基に、前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層周縁部の境界線と、前記シルエット周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、を有し、
前記触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、
異常と判定する、前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第２触媒層周縁部の境界線と前記シルエット周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置検査部を有する、触媒層形成検査装置。
前記電解質膜を間に挟んで前記第２触媒層塗工部と対面する位置に塗工ローラが配置され、前記塗工ローラの外周面に沿って、前記第１触媒層が塗布形成された電解質膜が搬送される、
請求項１から４のいずれか１項に記載の触媒層形成検査装置。
一方の面のみに第１触媒層が塗布形成された電解質膜の前記第１触媒層を撮影した第１撮影画像データを取得する第１撮影部と、
前記第１撮影画像データを基に、前記第１触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記一方の面に前記第１触媒層が塗布形成された前記電解質膜の他方の面に、第２触媒層を、前記電解質膜を間に挟んで前記第２触媒層と前記第１触媒層とが対面するように塗布形成する第２触媒層塗工部と、
前記第２触媒層と、前記第２触媒層周縁部の電解質膜とを照射する照明部と、
前記第２触媒層で反射した光と前記第２触媒層周縁部の電解質膜で全反射した光を撮影した第２撮影画像データを取得する第２撮影部と、
前記第２撮影画像データを基に、前記第２触媒層周縁部の境界線の位置情報を得る第２撮影画像データに基づく第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部と、
前記第１撮影画像データに基づく第１触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第１触媒層周縁部の境界線の位置情報と、前記第２撮影画像データに基づく前記第２触媒層周縁部の境界線位置情報取得部で得られた前記第２触媒層周縁部の境界線の位置情報とを基に、前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層周縁部の境界線と、前記第２触媒層周縁部の境界線との位置ズレの大きさを計算する触媒層位置ズレ計算部と、を有し、
前記触媒層位置ズレ計算部で計算された位置ズレの大きさが所定値を超えていれば、
異常と判定する、前記電解質膜を間に挟んで対面する前記第１触媒層周縁部の境界線と前記第２触媒層周縁部の境界線の状態もしくは異常を報知する、または運転を停止する、触媒層周縁部の境界線位置の検査方法。