JP2017087186A - Coating device, manufacturing apparatus and measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、長尺帯状の基材の表面に材料を塗布する塗布装置、当該塗布装置を備えた膜・触媒層接合体の製造装置、および当該塗布装置において、吐出口から吸着面までの距離の変化量を測定する測定方法に関する。 The present invention relates to a coating apparatus that applies a material to the surface of a long belt-shaped substrate, a manufacturing apparatus for a membrane / catalyst layer assembly including the coating apparatus, and a distance from an ejection port to an adsorption surface in the coating apparatus. The present invention relates to a measuring method for measuring the amount of change in the temperature.
近年、自動車や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(H2)と空気中の酸素(O2)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る。燃料電池は、他の電池と比べて、発電効率が高く環境への負荷が小さいという特長を有する。 In recent years, fuel cells have attracted attention as drive power sources for automobiles and mobile phones. 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 in air (O 2 ). The fuel cell has a feature that the power generation efficiency is high and the load on the environment is small compared to other cells.
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する。そのうちの1つが、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)である。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 them is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using an ion exchange membrane (electrolyte membrane) as an 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が積層された構造を有する。1つのセルは、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むことにより構成される。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る。一対の電極層の一方は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と、電気化学反応によって電力が作り出される。 A polymer electrolyte fuel cell generally has a structure in which a plurality of cells are stacked. One cell is configured by sandwiching both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) with a pair of separators. The 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 a gas diffusion layer placed on both sides. It is. A pair of electrode layers is composed of a catalyst layer and a gas diffusion layer disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane. One of the pair of electrode layers is an anode electrode, and the other is a cathode electrode. When a fuel gas containing hydrogen contacts the anode electrode and air contacts the cathode electrode, electric power is generated by an electrochemical reaction.
上記の膜・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)を塗布し、その触媒インクを乾燥させることによって作成される。従来の膜・触媒層接合体の製造技術については、例えば、特許文献1に記載されている。
The 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 the electrolyte membrane. It is created by drying the catalyst ink. A conventional technique for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly is described in
膜・触媒層接合体の製造装置では、複数の吸着孔を有するローラの外周面(吸着面)に電解質膜を保持しつつ、ノズルから触媒インクを吐出することによって、電解質膜の表面に触媒インクを塗布する。このとき、温度変化によるローラの膨張・収縮や、外部振動などで、ノズルの吐出口から吸着面までの距離(ギャップ)が変化すると、触媒インクの塗布状態も変化する。このため、電解質膜の表面に触媒インクを均一に塗布するためは、ギャップを常時測定し、ギャップが一定となるように、ノズルの位置をフィードバック制御することが好ましい。 In an apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly, catalyst ink is discharged onto the surface of an electrolyte membrane by discharging the catalyst ink from a nozzle while holding the electrolyte membrane on the outer peripheral surface (adsorption surface) of a roller having a plurality of adsorption holes. Apply. At this time, when the distance (gap) from the nozzle discharge port to the suction surface changes due to expansion or contraction of the roller due to temperature change, external vibration, or the like, the application state of the catalyst ink also changes. For this reason, in order to uniformly apply the catalyst ink to the surface of the electrolyte membrane, it is preferable to always measure the gap and feedback control the position of the nozzle so that the gap is constant.
ただし、ローラの吸着面は湾曲しており、かつ、多数の吸着孔を有する。このため、レーザ変位計のような反射型のセンサでは、吸着面に照射されたレーザ光を正確に反射させることが難しく、測定誤差が生じやすい。一方、吸着面に測定子を接触させてギャップの変化を測定しようとすると、吸着面と測定子とが摺動することによって、吸着面が損傷する虞がある。吸着面が損傷すると、電解質膜の保持力が低下したり、ギャップの測定結果に誤差が生じたりする可能性がある。 However, the suction surface of the roller is curved and has a number of suction holes. For this reason, in a reflection type sensor such as a laser displacement meter, it is difficult to accurately reflect the laser light applied to the suction surface, and measurement errors are likely to occur. On the other hand, if an attempt is made to measure a change in the gap by bringing a probe into contact with the suction surface, the suction surface may be damaged due to sliding between the suction surface and the probe. If the adsorption surface is damaged, the holding power of the electrolyte membrane may be reduced, or an error may occur in the gap measurement result.
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、長尺帯状の基材の表面に材料を塗布する塗布装置において、バックアップローラの吸着面を損傷させることなく、吐出口から吸着面までの距離の変化量を測定できる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a coating apparatus that applies a material to the surface of a long belt-like base material, from the discharge port to the suction surface without damaging the suction surface of the backup roller. It is an object to provide a technique capable of measuring the amount of change in the distance.
上記課題を解決するため、本願の第1発明は、長尺帯状の基材の表面に材料を塗布する塗布装置であって、円筒状の吸着面に直接または他のシートを介して基材を保持するバックアップローラと、前記バックアップローラをその軸心周りに回転させる回転駆動部と、前記バックアップローラに保持された基材に向けて材料を吐出する吐出口を有するノズルと、前記吐出口を、材料の吐出の向きと平行な第1方向に進退させる進退機構と、前記吐出口から前記吸着面までの前記第1方向の距離の変化量を測定する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて、前記進退機構を制御する制御部と、前記吸着面とともに回転する円筒状の被測定面と、を備え、前記吸着面および前記被測定面のうち、前記吸着面のみに、複数の吸着孔が設けられ、前記測定部は、前記被測定面に接触する測定子を有する。 In order to solve the above problems, a first invention of the present application is a coating apparatus that applies a material to the surface of a long belt-like base material, and the base material is directly applied to a cylindrical suction surface or via another sheet. A backup roller to be held, a rotation drive unit that rotates the backup roller about its axis, a nozzle having a discharge port that discharges material toward the base material held by the backup roller, and the discharge port; An advancing and retreating mechanism for advancing and retreating in a first direction parallel to the direction of material discharge, a measuring unit for measuring a change in distance in the first direction from the discharge port to the suction surface, and a measurement result of the measuring unit A control unit that controls the advance / retreat mechanism and a cylindrical measurement surface that rotates together with the adsorption surface, and among the adsorption surface and the measurement surface, a plurality of adsorptions are provided only on the adsorption surface. Hole is provided, front Measuring unit has a measuring element that contacts the surface to be measured.
本願の第2発明は、第1発明の塗布装置であって、前記吸着面の一部分に巻き付けられた保護フィルムをさらに有し、前記保護フィルムの表面が、前記被測定面となっている。 2nd invention of this application is a coating device of 1st invention, Comprising: It further has the protective film wound around a part of the said adsorption | suction surface, and the surface of the said protective film is the said to-be-measured surface.
本願の第3発明は、第2発明の塗布装置であって、前記保護フィルムの厚みと、基材の厚みとが、略同一である。 3rd invention of this application is a coating device of 2nd invention, Comprising: The thickness of the said protective film and the thickness of a base material are substantially the same.
本願の第4発明は、第1発明から第3発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記吸着面は、基材を保持する保持領域を有し、前記被測定面は、前記軸心と平行な第2方向において、前記保持領域とは異なる位置に設けられる。 4th invention of this application is a coating device of any one invention from 1st invention to 3rd invention, Comprising: The said adsorption | suction surface has a holding | maintenance area | region which hold | maintains a base material, The said to-be-measured surface is the said In the second direction parallel to the axial center, it is provided at a position different from the holding region.
本願の第5発明は、第4発明の塗布装置であって、前記保持領域の前記第2方向の両側に、一対の前記被測定面が設けられ、前記測定部は、一対の前記被測定面に接触する一対の前記測定子を有する。 5th invention of this application is a coating device of 4th invention, Comprising: A pair of said to-be-measured surface is provided in the both sides of the said 2nd direction of the said holding | maintenance area | region, The said measurement part is a pair of said to-be-measured surface A pair of measuring elements in contact with each other.
本願の第6発明は、第1発明から第5発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定部は、前記ノズルに対して相対的に静止した測定部本体を有し、前記測定子は、前記測定部本体に対して進退する。 6th invention of this application is a coating device of any one invention from 1st invention to 5th invention, Comprising: The said measurement part has a measurement part main body relatively stationary with respect to the said nozzle, The measuring element advances and retreats with respect to the measuring unit main body.
本願の第7発明は、第6発明の塗布装置であって、前記測定子は、前記測定部本体に対して前記第1方向に進退する。 7th invention of this application is a coating device of 6th invention, Comprising: The said measuring element advances / retreats in the said 1st direction with respect to the said measurement-part main body.
本願の第8発明は、第1発明から第5発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定部は、前記ノズルとともに移動しない位置に固定された測定部本体を有し、前記測定子は、前記測定部本体に対して進退する。 The eighth invention of the present application is the coating apparatus according to any one of the first to fifth inventions, wherein the measurement unit has a measurement unit main body fixed at a position where it does not move with the nozzle, The measuring element advances and retreats with respect to the measuring unit main body.
本願の第9発明は、第1発明から第8発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定子は、前記バックアップローラの前記軸心に向けられている。 A ninth invention of the present application is the coating apparatus according to any one of the first to eighth inventions, wherein the measuring element is directed to the axis of the backup roller.
本願の第10発明は、第1発明から第9発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定子は、前記バックアップローラの前記軸心と平行な軸周りに回転可能な測定ローラを有し、前記測定ローラが、前記被測定面に接触する。 A tenth invention of the present application is the coating apparatus according to any one of the first to ninth inventions, wherein the measuring element is rotatable about an axis parallel to the axis of the backup roller. And the measuring roller contacts the surface to be measured.
本願の第11発明は、第1発明から第10発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記測定部は、前記被測定面に前記測定子を押圧するエアシリンダを有する。 An eleventh invention of the present application is the coating apparatus according to any one of the first to tenth inventions, wherein the measuring section includes an air cylinder that presses the measuring element against the surface to be measured.
本願の第12発明は、第1発明から第9発明までのいずれか1発明の塗布装置であって、前記バックアップローラに保持された基材を加熱する加熱部をさらに備える。 A twelfth invention of the present application is the coating apparatus according to any one of the first to ninth inventions, further comprising a heating unit that heats the substrate held by the backup roller.
本願の第13発明は、電解質膜の表面に触媒層が形成された膜・触媒層接合体の製造装置であって、第1発明から第12発明までのいずれか1発明の塗布装置と、前記塗布装置に、電解質膜の層を含む基材を導入する導入部と、前記塗布装置から基材を回収する回収部と、を備え、前記ノズルは、前記バックアップローラに保持された基材に向けて、触媒材料を吐出する。 A thirteenth invention of the present application is a device for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly in which a catalyst layer is formed on the surface of an electrolyte membrane, the coating device according to any one of the first to twelfth inventions, The coating device includes an introduction unit that introduces a base material including an electrolyte membrane layer, and a recovery unit that recovers the base material from the coating device, and the nozzle faces the base material held by the backup roller. Then, the catalyst material is discharged.
本願の第14発明は、回転するバックアップローラの円筒状の吸着面に直接または他のシートを介して基材を保持しつつ、吐出口から材料を吐出することによって、基材の表面に材料を塗布する装置において、前記吐出口から前記吸着面までの距離の変化量を測定する測定方法であって、a)前記吸着面とともに回転する円筒状の被測定面に、測定子を接触させる工程と、b)前記測定子の変位に基づいて、前記吐出口から前記吸着面までの距離の変化量を算出する工程と、を有し、前記吸着面および前記被測定面のうち、前記吸着面のみに、複数の吸着孔が設けられている。 In the fourteenth invention of the present application, the material is discharged onto the surface of the substrate by discharging the material from the discharge port while holding the substrate directly on the cylindrical suction surface of the rotating backup roller or via another sheet. In a coating apparatus, a measuring method for measuring a change amount of a distance from the discharge port to the suction surface, a) a step of bringing a measuring element into contact with a cylindrical measurement surface that rotates together with the suction surface; B) calculating a change amount of the distance from the discharge port to the suction surface based on the displacement of the probe, and of the suction surface and the surface to be measured, only the suction surface In addition, a plurality of suction holes are provided.
本願の第1発明〜第14発明によれば、バックアップローラの吸着面を損傷させることなく、吐出口から吸着面までの距離の変化量を測定できる。 According to the first to fourteenth aspects of the present application, it is possible to measure the amount of change in the distance from the discharge port to the suction surface without damaging the suction surface of the backup roller.
特に、本願の第7発明によれば、進退機構によるノズルの進退方向と、測定部における測定子の進退方向とが、互いに平行となる。このため、ノズルの進退によって、測定子の移動軸がずれるという問題は生じない。したがって、測定子を用いて、吐出口から吸着面までの距離の変化量を、より正確に測定できる。 In particular, according to the seventh invention of the present application, the advancing / retreating direction of the nozzle by the advancing / retreating mechanism and the advancing / retreating direction of the probe in the measuring unit are parallel to each other. For this reason, there is no problem that the moving axis of the measuring element is shifted due to the advance / retreat of the nozzle. Therefore, the amount of change in the distance from the discharge port to the suction surface can be measured more accurately using the measuring element.
特に、本願の第9発明によれば、バックアップローラが軸心を中心として膨張または収縮する場合に、吸着面の変位を、より正確に測定できる。 In particular, according to the ninth invention of the present application, the displacement of the suction surface can be measured more accurately when the backup roller expands or contracts around the axis.
特に、本願の第10発明によれば、被測定面に対して測定子が摺動することを抑制できる。これにより、被測定面および測定子の損傷を抑制できる。 In particular, according to the tenth aspect of the present invention, it is possible to suppress the probe from sliding relative to the surface to be measured. Thereby, damage to a to-be-measured surface and a measuring element can be controlled.
特に、本願の第11発明によれば、被測定面に対する測定子の接触状態を、良好に保つことができる。 In particular, according to the eleventh aspect of the present invention, the contact state of the probe with respect to the surface to be measured can be kept good.
特に、本願の第12発明によれば、加熱部によって、基材とともにバックアップローラも加熱される。このため、バックアップローラの熱膨張または収縮によるギャップの変化を抑えることが、特に重要となる。 In particular, according to the twelfth aspect of the present invention, the heating roller heats the backup roller together with the base material. For this reason, it is particularly important to suppress changes in the gap due to thermal expansion or contraction of the backup roller.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<1.製造装置の構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る膜・触媒層接合体の製造装置1の構成を示した図である。この製造装置1は、長尺帯状の基材である電解質膜の表面に、電極となる触媒層を形成して、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。図1に示すように、本実施形態の膜・触媒層接合体の製造装置1は、導入剥離部10、バックアップローラ20、塗布部30、乾燥炉40、回収部50、表面冷却部60および制御部70を備えている。
<1. Configuration of manufacturing equipment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
なお、本実施形態では、膜・触媒層接合体の製造装置1のうち、バックアップローラ20、塗布部30および乾燥炉40により構成される部分が、本発明における「塗布装置」の一例となる。
In the present embodiment, the part constituted by the
導入剥離部10は、支持フィルム91および電解質膜92の2層で構成される積層基材90を、バックアップローラ20の外周面に導入するとともに、電解質膜92から支持フィルム91を剥離する部位である。
The
電解質膜92には、例えば、フッ素系または炭化水素系の高分子電解質膜が用いられる。電解質膜92の具体例としては、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))を挙げることができる。電解質膜92の膜厚は、例えば、5μm〜30μmとされる。電解質膜92は、大気中の湿気によって膨潤する一方、湿度が低くなると収縮する。すなわち、電解質膜92は、大気中の湿度に応じて変形しやすい性質を有する。
As the
支持フィルム91は、電解質膜92の変形を抑制するためのフィルムである。支持フィルム91の材料には、電解質膜92よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。支持フィルム91の具体例としては、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)のフィルムを挙げることができる。支持フィルム91の膜厚は、例えば25μm〜100μmとされる。
The
図1に示すように、導入剥離部10は、剥離ローラ11、導入部12および排出部13を有する。
As shown in FIG. 1, the
剥離ローラ11は、水平に延びる軸心周りに回転するローラである。剥離ローラ11は、弾性体により形成された円筒状の外周面を有する。剥離ローラ11の外周面と、後述するバックアップローラ20の外周面とは、積層基材90が通過する隙間を空けて、互いに対向する。また、剥離ローラ11は、図示を省略したエアシリンダによって、バックアップローラ20側へ加圧されている。
The peeling
導入部12は、基材巻出ローラ121および第1検知ローラ122を有する。基材巻出ローラ121および第1検知ローラ122は、いずれも、剥離ローラ11と平行に配置される。供給前の積層基材90は、基材巻出ローラ121に巻き付けられている。基材巻出ローラ121は、図示を省略したモータの動力により回転する。基材巻出ローラ121が回転すると、積層基材90は、基材巻出ローラ121から繰り出される。
The
基材巻出ローラ121から繰り出された積層基材90は、第1検知ローラ122の外周面に接触することにより向きを変えて、剥離ローラ11側へ搬送される。第1検知ローラ122は、積層基材90から受ける荷重をロードセルで測定することにより、導入部12において積層基材90にかかる張力を検知する。後述する制御部70は、第1検知ローラ122により検知される積層基材90の張力が、予め設定された値となるように、基材巻出ローラ121の回転数を制御する。
The
図2は、剥離ローラ11の付近の拡大図である。図2に示すように、第1検知ローラ122を通過した積層基材90は、剥離ローラ11とバックアップローラ20との間の隙間へ導入される。このとき、支持フィルム91は剥離ローラ11の外周面に接触し、電解質膜92はバックアップローラ20の外周面に接触する。また、積層基材90は、剥離ローラ11から受ける圧力で、バックアップローラ20の外周面に押し付けられる。電解質膜92は、バックアップローラ20の後述する吸着孔に生じる負圧によって、バックアップローラ20の外周面に吸着される。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the peeling
なお、本実施形態では、基材巻出ローラ121から繰り出される電解質膜92の一方の面に、予め触媒材料9aの層が形成されている。このため、バックアップローラ20の外周面には、当該触媒材料9aの層とともに、電解質膜92が吸着される。触媒材料9aの層は、製造装置1とは別の装置において、支持フィルム91および電解質膜92の2層で構成される積層基材90を、そのままロール・ツー・ロール方式で搬送しつつ、電解質膜92の表面に触媒インクを間欠塗布し、塗布された触媒インクを乾燥させることによって形成される。
In the present embodiment, a layer of the
排出部13は、フィルム巻取ローラ131および第2検知ローラ132を有する。フィルム巻取ローラ131および第2検知ローラ132は、いずれも、剥離ローラ11と平行に配置される。剥離ローラ11とバックアップローラ20との間を通過した支持フィルム91は、バックアップローラ20から離れて、第2検知ローラ132の方向へ搬送される。これにより、電解質膜92から支持フィルム91が剥離される。剥離された支持フィルム91は、第2検知ローラ132の外周面に接触することにより向きを変えて、フィルム巻取ローラ131側へ搬送される。
The
フィルム巻取ローラ131は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、フィルム巻取ローラ131に支持フィルム91が巻き取られる。第2検知ローラ132は、支持フィルム91から受ける荷重をロードセルで測定することにより、排出部13において支持フィルム91にかかる張力を検知する。後述する制御部70は、第2検知ローラ132により検知される支持フィルム91の張力が、予め設定された値となるように、フィルム巻取ローラ131の回転数を制御する。
The
バックアップローラ20は、電解質膜92を吸着保持しつつ回転するローラである。バックアップローラ20は、剥離ローラ11よりも径の大きい円筒状の外周面を有する。当該外周面は、複数の吸着孔を有する吸着面21となっている。バックアップローラ20の直径は、例えば、400mm〜1600mmとされる。図1中に破線で示したように、バックアップローラ20には、モータ等の駆動源を有する回転駆動部22が接続されている。回転駆動部22を動作させると、バックアップローラ20は、水平(すなわち、剥離ローラ11と平行)に延びる軸心周りに回転する。バックアップローラ20の回転方向と、剥離ローラ11の回転方向とは、互いに反対方向となる。
The
バックアップローラ20の材料には、例えば、多孔質カーボンや多孔質セラミックス等の多孔質材料が用いられる。多孔質セラミックスの具体例としては、アルミナ(Al2O3)または炭化ケイ素(SiC)の焼結体を挙げることができる。多孔質のバックアップローラ20における気孔径は、例えば5μm以下とされ、気孔率は、例えば15%〜50%とされる。
As the material of the
バックアップローラ20の端面には、吸引口23が設けられている。吸引口23は、図外の吸引機構(例えば、排気ポンプ)に接続される。吸引機構を動作させると、バックアップローラ20の吸引口23に負圧が生じる。そして、バックアップローラ20内の気孔を介して、バックアップローラ20の吸着面21に設けられた複数の吸着孔にも、負圧が生じる。電解質膜92は、当該負圧によって、バックアップローラ20の吸着面21に吸着保持されつつ、バックアップローラ20の回転によって円弧状に搬送される。
A suction port 23 is provided on the end surface of the
また、図1中に破線で示すように、バックアップローラ20の内部には、複数の水冷管24が設けられている。水冷管24には、図外の給水機構から、所定温度に温調された冷却水が供給される。製造装置1の動作時には、バックアップローラ20の熱が、熱媒体である冷却水に吸収される。これにより、バックアップローラ20が冷却される。熱を吸収した冷却水は、図外の排液機構へ排出される。
Further, as indicated by broken lines in FIG. 1, a plurality of
塗布部30は、バックアップローラ20により搬送される電解質膜92の表面に、材料である触媒インクを塗布するための機構である。触媒インクには、触媒材料(例えば、白金(Pt))を含む粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた電極ペーストが用いられる。図1に示すように、塗布部30はノズル31を有する。ノズル31は、バックアップローラ20による電解質膜92の搬送方向において、剥離ローラ11よりも下流側に設けられている。ノズル31は、バックアップローラ20の吸着面21に対向する吐出口311を有する。吐出口311は、バックアップローラ20の吸着面21に沿って、水平に延びるスリット状の開口である。
The
ノズル31は、供給配管32を介して、触媒インク供給源33と流路接続されている。また、供給配管32の経路上には、開閉弁34が介挿されている。このため、開閉弁34を開放すると、触媒インク供給源33から、供給配管32を通ってノズル31に、触媒インクが供給される。そして、ノズル31の吐出口311から電解質膜92へ向けて、触媒インクが吐出される。その結果、バックアップローラ20に保持された電解質膜92の外側の面に、触媒インクが塗布される。
The
本実施形態では、開閉弁34を一定の周期で開閉することによって、ノズル31の吐出口311から、触媒インクを断続的に吐出する。これにより、電解質膜92の表面に、触媒インクを搬送方向に一定の間隔で間欠塗布する。ただし、開閉弁34を連続的に開放して、電解質膜92の表面に、搬送方向に切れ目無く触媒インクを塗布してもよい。
In this embodiment, the catalyst ink is intermittently discharged from the
なお、触媒インク中の触媒材料には、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおいて燃料電池反応を起こす材料が用いられる。具体的には、白金(Pt)、白金合金、白金化合物等を、触媒材料として用いることができる。白金合金の例としては、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、カソード用の触媒材料には白金が用いられ、アノード用の触媒材料には白金合金が用いられる。ノズル31から吐出される触媒インクは、カソード用であってもアノード用であってもよい。ただし、電解質膜92の表裏に形成される触媒材料9a,9bは、互いに逆極性の触媒材料とする。
As the catalyst material in the catalyst ink, a material that causes a fuel cell reaction at the anode or cathode of the polymer fuel cell is used. Specifically, platinum (Pt), a platinum alloy, a platinum compound, or the like can be used as the catalyst material. Examples of platinum alloys include, 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. In general, platinum is used as the catalyst material for the cathode, and platinum alloy is used as the catalyst material for the anode. The catalyst ink discharged from the
乾燥炉40は、電解質膜92の表面に塗布された触媒インクを乾燥させる部位である。本実施形態の乾燥炉40は、バックアップローラ20による電解質膜92の搬送方向において、塗布部30よりも下流側に配置されている。また、乾燥炉40は、バックアップローラ20の吸着面21に沿って、円弧状に設けられている。乾燥炉40は、バックアップローラ20に保持される電解質膜92に向けて、加熱された気体(熱風)を吹き付ける。そうすると、電解質膜92と、その表面に塗布された触媒インクとが加熱され、触媒インク中の溶剤が気化する。これにより、触媒インクが乾燥して、電解質膜92の表面に触媒材料9bの層が形成される。
The drying
回収部50は、触媒材料9bの層が形成された電解質膜92の表面に、帯状のカバーフィルム93を貼り付けて、得られた膜・触媒層接合体94を回収する部位である。回収部50は、バックアップローラ20による電解質膜92の搬送方向において、乾燥炉40よりも下流側に配置されている。図1に示すように、回収部50は、ラミネートローラ51、フィルム供給部52および接合体巻取部53を有する。
The
図3は、ラミネートローラ51の付近の拡大図である。ラミネートローラ51は、水平に延びる軸心周りに回転するローラである。ラミネートローラ51は、バックアップローラ20よりも径の小さい円筒状の外周面を有する。ラミネートローラ51の外周面と、バックアップローラ20の外周面とは、電解質膜92およびカバーフィルム93が通過する隙間を空けて、互いに対向する。また、ラミネートローラ51は、図示を省略したエアシリンダによって、バックアップローラ20側へ加圧されている。
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the laminating
ラミネートローラ51の材料には、例えば、熱伝導率の高い金属が用いられる。また、ラミネートローラ51の内部には、通電により発熱するヒータ511が設けられている。ヒータ511には、例えば、シーズヒータを用いることができる。ヒータ511に通電すると、ヒータ511から生じる熱によって、ラミネートローラ51の外周面が、環境温度よりも高い所定の温度に温調される。なお、ラミネートローラ51の外周面の温度を放射温度計等の温度センサを用いて測定し、その測定結果に基づいて、ラミネートローラ51の外周面が一定の温度となるように、ヒータ511の出力を制御してもよい。
For example, a metal having high thermal conductivity is used as the material of the laminating
図1に戻る。フィルム供給部52は、フィルム巻出ローラ521および第3検知ローラ522を有する。フィルム巻出ローラ521および第3検知ローラ522は、いずれも、ラミネートローラ51と平行に配置される。供給前のカバーフィルム93は、フィルム巻出ローラ521に巻き付けられている。フィルム巻出ローラ521は、図示を省略したモータの動力により回転する。フィルム巻出ローラ521が回転すると、カバーフィルム93は、フィルム巻出ローラ521から繰り出される。
Returning to FIG. The
カバーフィルム93の材料には、電解質膜92よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。カバーフィルム93の具体例としては、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)のフィルムを挙げることができる。カバーフィルム93は、支持フィルム91と同じものであってもよい。また、フィルム巻取ローラ131によって巻き取った支持フィルム91を、カバーフィルム93としてフィルム巻出ローラ521から繰り出すようにしてもよい。
As the material of the
繰り出されたカバーフィルム93は、第3検知ローラ522の外周面に接触することにより向きを変えて、ラミネートローラ51側へ搬送される。第3検知ローラ522は、カバーフィルム93から受ける荷重をロードセルで測定することにより、フィルム供給部52においてカバーフィルム93にかかる張力を検知する。後述する制御部70は、第3検知ローラ522により検知されるカバーフィルム93の張力が、予め設定された値となるように、フィルム巻出ローラ521の回転数を制御する。
The fed
第3検知ローラ522を通過したカバーフィルム93は、バックアップローラ20の外周面に吸着保持された電解質膜92と、ラミネートローラ51との間へ導入される。このとき、カバーフィルム93は、ラミネートローラ51からの圧力により電解質膜92に押し付けられるとともに、ラミネートローラ51の熱により加熱される。その結果、電解質膜92の外側の面に、カバーフィルム93が貼り付けられる。電解質膜92の表面に形成された触媒材料9bは、電解質膜92とカバーフィルム93との間に挟まれる。これにより、電解質膜92、触媒材料9a,9bおよびカバーフィルム93で構成される膜・触媒層接合体94が形成される。
The
接合体巻取部53は、接合体巻取ローラ531および第4検知ローラ532を有する。接合体巻取ローラ531および第4検知ローラ532は、いずれも、ラミネートローラ51と平行に配置される。バックアップローラ20とラミネートローラ51との間を通過した膜・触媒層接合体94は、バックアップローラ20から離れて、第4検知ローラ532の方向へ搬送される。そして、膜・触媒層接合体94は、第4検知ローラ532の外周面に接触することにより向きを変えて、接合体巻取ローラ531側へ搬送される。
The joined
接合体巻取ローラ531は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、接合体巻取ローラ531に膜・触媒層接合体94が巻き取られる。第4検知ローラ532は、膜・触媒層接合体94から受ける荷重をロードセルで測定することにより、接合体巻取部53において膜・触媒層接合体94にかかる張力を検知する。後述する制御部70は、第4検知ローラ532により検知される膜・触媒層接合体94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531の回転数を制御する。
The joined
表面冷却部60は、バックアップローラ20の外周面を冷却するための機構である。表面冷却部60は、バックアップローラ20の外周面のうち、回収部50と導入剥離部10との間の電解質膜92を保持しない領域に対向する位置に配置される。表面冷却部60は、例えば、バックアップローラ20の外周面に、環境温度よりも低温(例えば5℃程度)のクリーンドライエアを吹き付ける。乾燥炉40およびラミネートローラ51により加熱されたバックアップローラ20は、当該クリーンドライエアを受けることによって冷却される。
The
このように、本実施形態の製造装置1では、基材巻出ローラ121からの積層基材90の繰り出し、電解質膜92からの支持フィルム91の剥離、電解質膜92への触媒インクの塗布、乾燥炉40による乾燥、電解質膜92へのカバーフィルム93の貼り付けの各工程が、順次に実行される。これにより、固体高分子形燃料電池の電極に用いられる膜・触媒層接合体94が製造される。電解質膜92は、支持フィルム91、バックアップローラ20またはカバーフィルム93に、常に保持されている。これにより、製造装置1における電解質膜92の膨潤・収縮等の変形が抑制される。
Thus, in the
制御部70は、製造装置1内の各部を動作制御するための手段である。図4は、制御部70と、製造装置1内の各部との接続を示したブロック図である。図4中に概念的に示したように、制御部70は、CPU等の演算処理部71、RAM等のメモリ72およびハードディスクドライブ等の記憶部73を有するコンピュータにより構成される。記憶部73内には、膜・触媒層接合体の製造処理を実行するためのコンピュータプログラムPが、インストールされている。
The
また、図4に示すように、制御部70は、上述した基材巻出ローラ121のモータ、第1検知ローラ122のロードセル、フィルム巻取ローラ131のモータ、第2検知ローラ132のロードセル、バックアップローラ20の回転駆動部22、バックアップローラ20の吸引機構、バックアップローラ20の給水機構、開閉弁34、乾燥炉40、ヒータ511、フィルム巻出ローラ521のモータ、第3検知ローラ522のロードセル、接合体巻取ローラ531のモータ、第4検知ローラ532のロードセルおよび表面冷却部60と、それぞれ通信可能に接続されている。また、制御部70は、後述するサーボモータ361、測定部37の空気圧源および変位センサ375とも、通信可能に接続されている。
As shown in FIG. 4, the
制御部70は、記憶部73に記憶されたコンピュータプログラムPやデータをメモリ72に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムPに基づいて、演算処理部71が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、製造装置1における膜・触媒層接合体の製造処理が進行する。
The
<2.進退機構および測定部について>
この製造装置1は、ノズル31の吐出口311からバックアップローラ20の吸着面21までの距離を略一定に保つための機構を有する。以下では、当該機構について説明する。図5は、バックアップローラ20および塗布部30を、バックアップローラ20の軸心方向の一方側から見た図である。図6は、バックアップローラ20および塗布部30を、ノズル31の背面側から見た図である。
<2. About Advance / Retreat Mechanism and Measurement Unit>
The
この製造装置1の塗布部30は、ノズル31を支持する移動テーブル35を有する。ノズル31は、水平に配置された移動テーブル35の上面に固定される。ノズル31の吐出口311は、バックアップローラ20の円筒状の吸着面21に対して、垂直に対向する。以下では、ノズル31からの触媒インクの吐出の向きと平行な方向を「第1方向」と称する。また、バックアップローラ20の軸心と平行な方向を「第2方向」と称する。
The
図5および図6に示すように、本実施形態の塗布部30は、一対の進退機構36と、一対の測定部37とを有する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
進退機構36は、移動テーブル35とともにノズル31を第1方向に進退させるための機構である。一対の進退機構36は、移動テーブル35の下面の第2方向の両端部付近に配置されている。図5に示すように、一対の進退機構36は、それぞれ、駆動源であるサーボモータ361と、ガイドレール362と、ボールねじ363とを有する。ガイドレール362は、工場の床面に対して固定設置されたベース部360の上面に設けられ、第1方向に延びる。移動テーブル35は、ガイドレール362に沿って第1方向に進退可能に設置される。ボールねじ363は、ガイドレール362の上方に配置されている。ボールねじ363は、ガイドレール362と平行に、第1方向に延びる。ボールねじ363には、移動テーブル35の下面に設けられたナットが、組み付けられている。
The advance /
制御部70からの駆動信号によって、サーボモータ361を駆動させると、ボールねじ363が回転する。これにより、移動テーブル35およびノズル31が、ガイドレール362に沿って第1方向に移動する。また、ノズル31が第1方向に移動すると、バックアップローラ20の吸着面21に対して、ノズル31の吐出口311が、第1方向に接近または離間する。すなわち、吐出口311から吸着面21までの第1方向の距離(以下、「ギャップG」と称する)が変化する。
When the
なお、本実施形態では、一対の進退機構36のサーボモータ361を、互いに独立して駆動させることができる。このため、ノズル31の第2方向の両端部付近において、個別にギャップGを調整することができる。ただし、一対の進退機構36は、常に同時に動作するようになっていてもよい。また、進退機構36の数は、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。
In the present embodiment, the
測定部37は、ギャップGの変化量を測定するための機構である。一対の測定部37は、移動テーブル35の上面の第2方向の両端部付近に配置されている。図5に示すように、一対の測定部37は、それぞれ、支持部材371、測定部本体372、ロッド373、測定子374および変位センサ375を有する。支持部材371は、移動テーブル35の上面から上方へ向けて延びている。測定部本体372は、支持部材371の上端部付近に固定されている。したがって、測定部本体372は、ノズル31に対して相対的に静止した位置に配置される。
The measuring
ロッド373は、測定部本体372からバックアップローラ20側へ向けて、第1方向に延びる柱状の部材である。測定子374は、ロッド373の先端に設けられている。本実施形態では、測定部本体372およびロッド373に、エアシリンダが用いられる。ロッド373および測定子374は、図外の空気圧源から測定部本体372に供給される空気圧に応じて、第1方向に進退する。
The
変位センサ375は、ロッド373および測定子374の変位量を検出する測定器である。ロッド373および測定子374の第1方向の位置が変化すると、変位センサ375は、その変位量を測定し、測定結果を示す信号を、制御部70へ出力する。
The
図6に示すように、バックアップローラ20の吸着面21は、電解質膜92を保持する保持領域211と、保持領域211の第2方向の両側に設けられた一対の測定領域212とを有する。一対の測定領域212には、それぞれ、全周に亘って保護フィルム80が巻き付けられる。保護フィルム80には、例えば、多孔質でないポリイミド等の樹脂フィルムが用いられる。保護フィルム80の厚みは、電解質膜92の厚みと、略同一の厚みであることが好ましい。例えば、保護フィルム80の厚みは、電解質膜92の厚みの1/2倍以上かつ2倍以下であることが好ましい。
As shown in FIG. 6, the
ギャップGの測定時には、保護フィルム80の表面に、測定子374が接触する。すなわち、本実施形態では、保護フィルム80の表面が、円筒状の被測定面81となる。図6中の拡大図に示したように、バックアップローラ20の吸着面21には、複数の吸着孔25が設けられているが、被測定面81には吸着孔が設けられていない。
When measuring the gap G, the measuring
図7は、測定子374の付近の拡大図である。図7に示すように、本実施形態の測定子374は、第2方向に延びる軸を中心として回転可能な測定ローラ376を有する。ギャップGの測定時には、測定ローラ376が、被測定面81に接触しつつ、バックアップローラ20の回転に応じて従動回転する。これにより、被測定面81に対する測定子374の摺動が抑制される。したがって、測定子374および被測定面81の損傷を抑制しつつ、ギャップGの測定を行うことができる。
FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the
<3.ギャップ測定時の動作について>
続いて、この製造装置1において、ギャップGを一定に維持しながら、電解質膜92の表面に触媒インクを塗布するときの動作について、図8のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図8のステップS1〜S9の各動作のうち、少なくともステップS2以降の動作は、制御部70が、コンピュータプログラムPに基づいて製造装置1内の各部を動作させることによって、実現される。
<3. Operation during gap measurement>
Next, in the
この製造装置1において、膜・触媒層接合体を製造するときには、まず、バックアップローラ20の吸着面21のうち、測定領域212に、保護フィルム80を巻き付ける(ステップS1)。保護フィルム80の巻き付け作業は、制御部70からの指令に基づいて製造装置1が自動的に実施してもよく、あるいは、作業者が実施してもよい。また、保護フィルム80の巻き付け作業は、膜・触媒層接合体の製造を開始する前に、予め実施されていてもよい。
When manufacturing the membrane / catalyst layer assembly in the
次に、制御部70は、バックアップローラ20の吸引機構を動作させる(ステップS2)。これにより、バックアップローラ20の吸着面21に設けられた複数の吸着孔25に負圧が生じる。このとき、吸着面21のうち、測定領域212に設けられた複数の吸着孔25は、保護フィルム80に塞がれている。このため、保持領域211の複数の吸着孔25に生じる負圧は、保護フィルム80が無い場合よりも高くなる。
Next, the
次に、制御部70は、進退機構36を動作させて、ノズル31を予め設定された位置に配置する(ステップS3)。これにより、ノズル31の吐出口311とバックアップローラ20の吸着面21とが、ギャップGを介して第1方向に対向する。続いて、制御部70は、測定部本体372に空気圧を供給することによって、ロッド373をバックアップローラ20側へ突出させる。そうすると、保護フィルム80の被測定面81に、測定子374が接触する(ステップS4)。以後、測定子374は、空気圧によって被測定面81に継続的に押し付けられる。これにより、被測定面81に対する測定子374の接触状態が、良好に保たれる。
Next, the
続いて、制御部70は、製造装置1内の各ローラの回転を開始させる。そうすると、バックアップローラ20の表面に、電解質膜92が導入される(ステップS5)。導入された電解質膜92は、吸着面21の保持領域211に、複数の吸着孔25の負圧によって保持されつつ、吸着面21とともに回転する。また、保護フィルム80の被測定面81も、吸着面21とともに回転する。
Subsequently, the
その後、制御部70は、開閉弁34を開放する。そうすると、ノズル31の吐出口311から電解質膜92の表面に向けて、触媒インクが吐出される。これにより、電解質膜92への触媒インクの塗布処理が開始される(ステップS6)。
Thereafter, the
バックアップローラ20の温度変化による膨張・収縮や、外部振動などで、吐出口311と吸着面21との間のギャップGが変化すると、測定部本体372に対する測定子374の第1方向の位置が変化する。そうすると、変位センサ375が、その変位量を測定して、測定結果を示す信号を、制御部70へ出力する(ステップS7)。制御部70は、得られた測定結果に基づいて、ギャップGの変化量を算出する(ステップS8)。
When the gap G between the
そして、制御部70は、算出されたギャップGの変化量を低減させるように、進退機構36のサーボモータ361をフィードバック制御する(ステップS9)。これにより、ノズル31の第1方向の位置を調整する。例えば、ギャップGが減少したときには、ノズル31を、バックアップローラ20から遠ざかる向きに移動させる。また、ギャップGが増加したときには、ノズル31を、バックアップローラ20に接近する向きに移動させる。
Then, the
これにより、ギャップGの変化が抑えられる。すなわち、吐出口311から電解質膜92の表面までの第1方向の距離が、略一定に保たれる。その結果、電解質膜92の表面における触媒インクの塗布状態を一定に維持できる。すなわち、電解質膜92の表面に、触媒材料9bの層を、一定の膜厚で形成できる。
Thereby, the change of the gap G is suppressed. That is, the distance in the first direction from the
このように、本実施形態の製造装置1では、バックアップローラ20の吸着面21に保護フィルム80を巻き付け、保護フィルム80の表面に測定子374を接触させる。これにより、バックアップローラ20の吸着面21を損傷させることなく、ギャップGの変化量を測定できる。したがって、吸着面21の損傷による吸着力の低下や、ギャップGの測定誤差が発生することを抑制できる。
As described above, in the
特に、本実施形態の構造では、ノズル31と測定部本体372とが、共通の移動テーブル35上に固定されている。このため、ノズル31の位置が変化したときには、ノズル31とともに、測定部本体372の位置も変位する。したがって、ノズル31の変位量と、吸着面21の変位量とを、別個に測定することなく、これらの変位量の差分に相当するギャップGの変化量を、1つの測定部37で測定できる。
In particular, in the structure of this embodiment, the
また、本実施形態の構造では、進退機構36によるノズル31の進退方向と、測定部37における測定子374の進退方向とが、いずれも第1方向となっている。すなわち、ノズル31と測定子374とは、互いに平行に移動する。このようにすれば、ノズル31の位置によって、測定子374の移動軸がずれるという問題は生じない。したがって、測定子374を用いて、ギャップGの変化量を、より正確に測定できる。
In the structure of this embodiment, the advance / retreat direction of the
また、本実施形態の構造では、バックアップローラ20の外周面に沿って、加熱部となる乾燥炉40が設けられている。乾燥炉40は、バックアップローラ20に保持された電解質膜92を加熱するとともに、バックアップローラ20も加熱する。このため、上記のように、バックアップローラ20の熱膨張または収縮によるギャップGの変化を抑えることは、本実施形態の構造において特に重要となる。
In the structure of the present embodiment, a drying
<4.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
<4. Modification>
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
図9は、一変形例に係るバックアップローラ20および塗布部30を、バックアップローラ20の軸心方向の一方側から見た図である。図9の例では、測定部37が、吸着面21の変位量を測定する第1測定部37Aと、ノズル31の変位量を測定する第2測定部37Bと、を含んでいる。第1測定部37Aの測定部本体372Aと、第2測定部37Bの測定部本体372Bとは、いずれも、図示を省略した支持部材によって、工場の床面に対して静止した位置に固定されている。したがって、ノズル31が移動するときにも、2つの測定部本体372A,372Bの位置は変化しない。
FIG. 9 is a view of the
第1測定部37Aの測定子374Aは、バックアップローラ20に巻かれた保護フィルム80の被測定面81に接触する。バックアップローラ20が温度変化によって膨張または収縮すると、被測定面81の変位に応じて、測定子374Aの位置が変化する。第1測定部37Aの変位センサ375Aは、当該変位量を測定して、測定結果を示す信号を制御部70へ出力する。
The measuring
一方、第2測定部37Bの測定子374Bは、ノズル31の第1方向の後端面に接触する。ノズル31の第1方向の位置が変化すると、それに応じて、測定子374Bの位置が変化する。第2測定部37Bの変位センサ375Bは、当該変位量を測定して、測定結果を示す信号を制御部70へ送信する。
On the other hand, the
制御部70は、第1測定部37Aから得られる変位量と、第2測定部37Bから得られる変位量との差分に基づいて、ギャップGの変化量を算出する。すなわち、図9の例では、第1測定部37Aおよび第2測定部37Bによって、ギャップGの変化量を測定する測定部37が構成される。制御部70は、測定されたギャップGの変化量が小さくなるように、進退機構36のサーボモータ361を制御する。
The
特に、図9の例では、第1測定部37Aの測定子374Aが、バックアップローラ20の軸心に向けられている。すなわち、測定子374Aは、バックアップローラ20の軸心に対する半径方向に進退する。このようにすれば、バックアップローラ20が軸心を中心として膨張または収縮したときに、吸着面21の変位量をより正確に測定できる。
In particular, in the example of FIG. 9, the
なお、上述した実施形態の構造において、測定部37の測定子374を、バックアップローラ20の軸心に向かうように配置してもよい。例えば、測定部37の位置を、図5および図6の状態よりもやや低い位置に変更して、ノズル31の吐出口311と同じ高さに測定子374を配置してもよい。そうすれば、測定子374を、ノズル31の進退方向と平行かつバックアップローラ20の軸心に向かう方向に進退させることができる。
In the structure of the above-described embodiment, the measuring
また、上記の実施形態では、バックアップローラ20が、吸着面21に電解質膜92を直接接触させて、電解質膜92を保持していた。しかしながら、バックアップローラ20は、吸着面21に他のシートを介して電解質膜92を保持してもよい。例えば、バックアップローラ20への電解質膜92の導入時に、電解質膜92とともに多孔質のシートを導入し、バックアップローラ20の吸着面21に、当該シートとともに電解質膜92を吸着保持させてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記の実施形態では、ガイドレール362とボールねじ363とを用いた進退機構36によって、ノズル31を第1方向に進退させていた。しかしながら、ノズル31を進退させる機構は、必ずしもガイドレール362およびボールねじ363を用いた機構でなくてもよい。例えば、搬送ベルトを用いた機構や、リニアモータを用いた機構によって、ノズル31の位置を進退させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態では、バックアップローラ20の吸着面21に保護フィルム80を巻き付け、当該保護フィルム80の表面を被測定面81としていた。しかしながら、他の方法で、被測定面81を設けてもよい。例えば、バックアップローラ20の吸着面21のうち、測定領域212のみをコーティング材で覆うことによって、バックアップローラ20の外周面に、吸着孔25の無い被測定面を形成してもよい。
In the embodiment described above, the
また、バックアップローラ20の第2方向の中央部と両端部とを、別々の部材で形成し、中央部のみを多孔質の部材としてもよい。そして、両端部を構成する部材の外周面を、被測定面としてもよい。その場合、中央部を構成する部材の熱膨張率と、両端部を構成する部材の熱膨張率とは、略同一であることが好ましい。また、単一の円筒状の部材によって、バックアップローラ20を形成し、バックアップローラ20の第2方向の中央部のみに、多孔質化処理を施してもよい。
Alternatively, the central portion and both end portions in the second direction of the
また、上記の実施形態では、バックアップローラ20の保持領域211の両側に、一対の被測定面81を設けていた。しかしながら、保持領域211の片側のみに、被測定面81を設けてもよい。被測定面81は、保持領域211とは異なる第2方向の位置に設けられていればよい。
In the above embodiment, the pair of measured
また、上記の実施形態では、一方の面に予め触媒材料9aの層が形成された電解質膜92の他方の面に、触媒材料9bを形成する場合について説明した。しかしながら、本発明の製造装置は、表裏のいずれの面にも触媒材料の層が形成されていない電解質膜に対して、触媒材料を形成するものであってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上記の実施形態では、電解質膜の表面に触媒インクを塗布する場合について説明した。しかしながら、本発明の塗布装置は、電解質膜以外の長尺帯状の基材に対して、触媒インク以外の材料を塗布するものであってもよい。 In the above embodiment, the case where the catalyst ink is applied to the surface of the electrolyte membrane has been described. However, the coating apparatus of the present invention may apply a material other than the catalyst ink to a long belt-like substrate other than the electrolyte membrane.
また、塗布装置および製造装置の細部の構成については、本願の各図と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。 Moreover, about the detailed structure of a coating device and a manufacturing apparatus, you may differ from each figure of this application. Moreover, you may combine suitably each element which appeared in said embodiment and modification in the range which does not produce inconsistency.
1 製造装置
9a,9b 触媒材料
10 導入剥離部
20 バックアップローラ
21 吸着面
22 回転駆動部
25 吸着孔
30 塗布部
31 ノズル
35 移動テーブル
36 進退機構
37 測定部
37A 第1測定部
37B 第2測定部
40 乾燥炉
50 回収部
60 表面冷却部
70 制御部
80 保護フィルム
81 被測定面
92 電解質膜
211 保持領域
212 測定領域
311 吐出口
361 サーボモータ
362 ガイドレール
363 ボールねじ
372,372A,372B 測定部本体
374,374A,374B 測定子
375,375A,375B 変位センサ
376 測定ローラ
G ギャップ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
円筒状の吸着面に直接または他のシートを介して基材を保持するバックアップローラと、
前記バックアップローラをその軸心周りに回転させる回転駆動部と、
前記バックアップローラに保持された基材に向けて材料を吐出する吐出口を有するノズルと、
前記吐出口を、材料の吐出の向きと平行な第1方向に進退させる進退機構と、
前記吐出口から前記吸着面までの前記第1方向の距離の変化量を測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記進退機構を制御する制御部と、
前記吸着面とともに回転する円筒状の被測定面と、
を備え、
前記吸着面および前記被測定面のうち、前記吸着面のみに、複数の吸着孔が設けられ、
前記測定部は、前記被測定面に接触する測定子を有する塗布装置。 An application device for applying a material to the surface of a long belt-shaped substrate,
A backup roller that holds the substrate directly on the cylindrical suction surface or via another sheet;
A rotation drive unit for rotating the backup roller about its axis;
A nozzle having a discharge port for discharging material toward the base material held by the backup roller;
An advancing and retracting mechanism for advancing and retracting the ejection port in a first direction parallel to the direction of material ejection;
A measurement unit that measures the amount of change in the distance in the first direction from the discharge port to the suction surface;
A control unit for controlling the advance / retreat mechanism based on the measurement result of the measurement unit;
A cylindrical surface to be measured that rotates with the suction surface;
With
Among the suction surface and the measured surface, only the suction surface is provided with a plurality of suction holes,
The said measurement part is a coating device which has a measuring element which contacts the said to-be-measured surface.
前記吸着面の一部分に巻き付けられた保護フィルム
をさらに有し、
前記保護フィルムの表面が、前記被測定面となっている塗布装置。 The coating apparatus according to claim 1,
A protective film wound around a portion of the adsorption surface;
A coating apparatus in which the surface of the protective film is the surface to be measured.
前記保護フィルムの厚みと、基材の厚みとが、略同一である塗布装置。 The coating apparatus according to claim 2,
The coating apparatus with which the thickness of the said protective film and the thickness of a base material are substantially the same.
前記吸着面は、基材を保持する保持領域を有し、
前記被測定面は、前記軸心と平行な第2方向において、前記保持領域とは異なる位置に設けられる塗布装置。 The coating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
The adsorption surface has a holding region for holding a base material,
The coating device is provided at a position different from the holding region in a second direction parallel to the axis.
前記保持領域の前記第2方向の両側に、一対の前記被測定面が設けられ、
前記測定部は、一対の前記被測定面に接触する一対の前記測定子を有する塗布装置。 The coating apparatus according to claim 4,
A pair of surfaces to be measured are provided on both sides of the holding region in the second direction,
The said measurement part is a coating device which has a pair of said measuring element which contacts a pair of said to-be-measured surface.
前記測定部は、
前記ノズルに対して相対的に静止した測定部本体
を有し、
前記測定子は、前記測定部本体に対して進退する塗布装置。 It is a coating device of any one of Claim 1- Claim 5, Comprising:
The measuring unit is
A measuring unit body stationary relative to the nozzle;
The measuring device is a coating device that advances and retreats with respect to the measuring unit main body.
前記測定子は、前記測定部本体に対して前記第1方向に進退する塗布装置。 The coating apparatus according to claim 6,
The coating element is a coating apparatus that advances and retreats in the first direction with respect to the measurement unit main body.
前記測定部は、
前記ノズルとともに移動しない位置に固定された測定部本体
を有し、
前記測定子は、前記測定部本体に対して進退する塗布装置。 It is a coating device of any one of Claim 1- Claim 5, Comprising:
The measuring unit is
Having a measuring unit body fixed at a position not moving with the nozzle,
The measuring device is a coating device that advances and retreats with respect to the measuring unit main body.
前記測定子は、前記バックアップローラの前記軸心に向けられている塗布装置。 The coating apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The applicator is directed to the axis of the backup roller.
前記測定子は、前記バックアップローラの前記軸心と平行な軸周りに回転可能な測定ローラを有し、
前記測定ローラが、前記被測定面に接触する塗布装置。 A coating apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein
The measuring element has a measuring roller rotatable around an axis parallel to the axis of the backup roller,
A coating apparatus in which the measurement roller is in contact with the surface to be measured.
前記測定部は、
前記被測定面に前記測定子を押圧するエアシリンダ
を有する塗布装置。 A coating apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein
The measuring unit is
A coating apparatus having an air cylinder that presses the measuring element against the surface to be measured.
前記バックアップローラに保持された基材を加熱する加熱部
をさらに備える塗布装置。 A coating apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein
The coating apparatus further provided with the heating part which heats the base material hold | maintained at the said backup roller.
請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の塗布装置と、
前記塗布装置に、電解質膜の層を含む基材を導入する導入部と、
前記塗布装置から基材を回収する回収部と、
を備え、
前記ノズルは、前記バックアップローラに保持された基材に向けて、触媒材料を吐出する製造装置。 An apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly in which a catalyst layer is formed on the surface of an electrolyte membrane,
A coating apparatus according to any one of claims 1 to 12,
An introduction unit for introducing a base material including an electrolyte membrane layer into the coating device;
A collection unit for collecting the substrate from the coating apparatus;
With
The nozzle is a manufacturing apparatus that discharges a catalyst material toward a base material held by the backup roller.
a)前記吸着面とともに回転する円筒状の被測定面に、測定子を接触させる工程と、
b)前記測定子の変位に基づいて、前記吐出口から前記吸着面までの距離の変化量を算出する工程と、
を有し、
前記吸着面および前記被測定面のうち、前記吸着面のみに、複数の吸着孔が設けられている測定方法。 In the apparatus for applying the material to the surface of the substrate by discharging the material from the discharge port while holding the substrate directly on the cylindrical suction surface of the rotating backup roller or via another sheet, the discharge A measurement method for measuring the amount of change in the distance from the outlet to the adsorption surface,
a) a step of bringing a probe into contact with a cylindrical measurement surface that rotates together with the suction surface;
b) calculating the amount of change in the distance from the discharge port to the suction surface based on the displacement of the probe;
Have
A measuring method in which a plurality of suction holes are provided only on the suction surface among the suction surface and the surface to be measured.
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