JP2017100110A - Functional membrane manufacturing system, functional membrane manufacturing method, fuel cell manufacturing system and fuel cell manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機能膜製造システム、機能膜製造方法、燃料電池製造システム、及び燃料電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a functional membrane manufacturing system, a functional membrane manufacturing method, a fuel cell manufacturing system, and a fuel cell manufacturing method.
機能膜は、化学、電気、エネルギー分野などの幅広い産業分野で利用され、高性能化や小型化のため、薄膜化が要求される。機能膜は、複数の機能層を積層した積層膜として提供される場合がある。このような積層膜としては、例えば、燃料電池における膜電極接合体や、光学フィルタ、積層コンデンサ等が挙げられる。例えば、膜電極接合体の場合、ベースとなる電解質膜に触媒層を転写する方法(例えば特許文献1参照)や、ベースとなる電解質膜に触媒インクを塗布して乾燥させる方法(例えば特許文献2参照)により製造される。 Functional films are used in a wide range of industrial fields such as the chemical, electrical, and energy fields, and thinning is required for high performance and miniaturization. The functional film may be provided as a laminated film in which a plurality of functional layers are laminated. Examples of such a laminated film include a membrane electrode assembly in a fuel cell, an optical filter, and a laminated capacitor. For example, in the case of a membrane electrode assembly, a method of transferring a catalyst layer to a base electrolyte membrane (see, for example, Patent Document 1), or a method of applying a catalyst ink to a base electrolyte membrane and drying (for example, Patent Document 2). Manufactured by reference).
上記した特許文献1は、転写の工程が加わるため工程数が多くなり、積層膜の製造に時間がかかるだけでなく、製造コストの増加を招くといった問題がある。さらに、プレス等により圧着して転写するため、機能層同士が十分に接触しない場合があり、積層膜の性能を低下させる可能性がある。また、上記した特許文献2は、ベースとなる機能膜が薄膜の場合、触媒インクの塗布が難しいだけでなく、塗布後にベースの機能膜が膨潤して、積層膜に皺やひび割れなどの変形を生じさせるといった問題がある。
The above-described
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、複数の機能層が適切に積層された高品質の機能膜(積層膜)を容易かつ確実に製造することができ、さらにはこの機能膜を用いることにより発電効率が向上した燃料電池を容易に製造することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can easily and reliably manufacture a high-quality functional film (laminated film) in which a plurality of functional layers are appropriately laminated. An object of the present invention is to easily manufacture a fuel cell with improved power generation efficiency.
本発明の第1の態様は、第1機能層と第2機能層とを積層した機能膜製造システムであって、第1機能層を含むシートの一部領域を囲むように枠部を形成する枠形成ユニットと、枠部が形成されたシートの少なくとも一方の面に、第2機能層を形成するための液体を塗布する塗布部を有する塗布ユニットと、塗布ユニットにより液体が塗布されたシートを含んだ空間を形成可能なチャンバ部を備え、かつ空間を減圧して液体を乾燥させる吸引部を備える減圧乾燥ユニットと、を備える。 1st aspect of this invention is a functional film manufacturing system which laminated | stacked the 1st functional layer and the 2nd functional layer, Comprising: A frame part is formed so that the partial area | region of the sheet | seat containing a 1st functional layer may be enclosed. A frame forming unit, an application unit having an application part for applying a liquid for forming the second functional layer on at least one surface of the sheet on which the frame part is formed, and a sheet on which the liquid is applied by the application unit And a vacuum drying unit that includes a chamber part that can form a contained space, and a suction part that decompresses the space to dry the liquid.
本発明の第2の態様は、燃料電池を製造するシステムであって、上記した機能膜製造システムを含む。 A second aspect of the present invention is a system for manufacturing a fuel cell, and includes the functional membrane manufacturing system described above.
本発明の第3の態様は、第1機能層と第2機能層とを積層した機能膜を製造する方法であって、第1機能層を含むシートの一部領域を囲むように枠部を形成することと、枠部が形成されたシートの少なくとも一方の面に、第2機能層を形成するための液体を塗布部により塗布することと、液体が塗布されたシートを含んだ空間をチャンバ部により形成することと、空間を吸引部により減圧して液体を乾燥させることと、を含む。 A third aspect of the present invention is a method of manufacturing a functional film in which a first functional layer and a second functional layer are laminated, and a frame portion is provided so as to surround a partial region of the sheet including the first functional layer. Forming, applying a liquid for forming the second functional layer on at least one surface of the sheet on which the frame part is formed by the application unit, and a space including the sheet coated with the liquid in the chamber Forming by the portion and drying the liquid by decompressing the space by the suction portion.
本発明の第4の態様は、燃料電池を製造する方法であって、上記した機能膜製造方法を含む。 A fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing a fuel cell, including the above-described functional membrane manufacturing method.
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、剛性が高く高品質の機能膜(積層膜)を効率よく製造することができ、さらにはこの機能膜を用いることにより発電効率が高い燃料電池を容易に製造することができる。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can efficiently produce a high-quality functional film (laminated film) having high rigidity, and furthermore, a fuel having high power generation efficiency by using this functional film. The battery can be easily manufactured.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する。このXYZ座標系においては、水平面に平行な平面をXY平面とする。このXY平面に平行な任意の方向をX方向と表記し、X方向に直交する方向をY方向と表記する。また、XY平面に垂直な方向(上下方向)はZ方向と表記する。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this. Further, in the drawings, in order to describe the embodiment, the scale is appropriately changed and expressed by partially enlarging or emphasizing the description. In the following drawings, directions in the drawings will be described using an XYZ coordinate system. In this XYZ coordinate system, a plane parallel to the horizontal plane is defined as an XY plane. An arbitrary direction parallel to the XY plane is expressed as an X direction, and a direction orthogonal to the X direction is expressed as a Y direction. A direction perpendicular to the XY plane (up and down direction) is referred to as a Z direction. In each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, the direction of the arrow in the figure is the + direction, and the direction opposite to the arrow direction is the − direction.
[第1実施形態]
第1実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る機能膜製造システムの一例を示す図である。なお、以下の各実施形態において「機能膜製造システム」を「システム」と称す。システム1は、第1機能層2と第2機能層3とが積層された積層膜(機能膜)4を製造する。システム1は、第1機能層2を含むシート5に枠部6を形成し、第2機能層3を形成するための液体7をシート5に塗布して乾燥させることにより積層膜4を製造する。システム1は、図1に示すように、枠形成ユニット8と、塗布ユニット9と、減圧乾燥ユニット10と、保管ユニット11、12、13と、を備える。
[First Embodiment]
A first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional film manufacturing system according to the first embodiment. In the following embodiments, “functional film manufacturing system” is referred to as “system”. The
システム1は、処理の流れに沿って上流側から+X方向に、保管ユニット11、枠形成ユニット8、保管ユニット12、塗布ユニット9、減圧乾燥ユニット10、保管ユニット13の順に配置される。なお、本システム1は、保管ユニット11、12、13を配置するか否かは任意であり、保管ユニット11、12、13がなくてもよい。また、システム1は、上記各ユニットを統括的に制御する不図示の制御装置を備えてもよい。以下、各ユニットについて順に説明する。
The
保管ユニット11は、枠部ストッカであり、複数の枠部6を保管して順次枠部6を枠形成ユニット8に供給する。保管ユニット11は、複数の収容部16を備える。それぞれの収容部16は、例えば、複数の枠部6を積み重ねた状態で収容するが、枠部6ごとに収容可能な棚を備えてもよい。複数の収容部16は、不図示の駆動装置によって待機位置PAから供給位置PBに向けてZ軸周りの周回方向に移動可能に形成される。収容部16の移動は、不図示の制御装置により制御されてもよく、また作業者によりマニュアル操作されてもよい。
The
なお、収容部16は、Z軸周りに周回移動させるが、これに限定されない。また、待機位置PAは3カ所に限定されず、1カ所または4カ所以上であってもよい。供給位置PBは、収容部16から枠形成ユニット8に枠部6を移送可能な位置である。供給位置PBにある収容部16から、例えば、ロボットハンドやマニュピレータ等の搬送装置により枠部6を+X方向に移送して枠形成ユニット8に供給する。なお、保管ユニット11は、枠部6を順次枠形成ユニット8に供給可能であれば、図示のものに限定されず、任意の構成を用いることができる。また、本システム1において、保管ユニット11はなくてもよい。その場合、例えば、作業者による手作業で枠部6を枠形成ユニット8に供給してもよい。
In addition, although the
枠形成ユニット8は、長尺のシート5Aが巻かれたロール体R1からシート5Aを−Y方向に引き出し、シート5Aの上面(+Z側の面)の一部に枠部6を形成し、枠部6ごとにシート5Aを切断して枚葉のシート5を形成する。シート5Aの引出方向は、例えば、枠部6が供給される方向と直交する。枠部6は、シート5Aの一部領域を囲むように形成される。枠部6は、例えば、+Z側から見て、長方形状に形成され、内側に開口部分を有する。枠部6の短手方向(X方向)の長さは、例えば、シート5Aの幅(X方向)の長さとほぼ同一に設定されている。なお、枠部6の形状は、シート5Aから切断されたシート5の形状に対応して設定され、例えば、枠部6は、シート5から外側にはみ出すような大きさのものが使用されてもよい。
The
枠部6は、シート5の剛性を向上させ、かつシート5を広げたまま保持するために用いられる。枠部6の材料は任意であり、例えば、電気絶縁性を有する樹脂材料等の他に、金属材料、ガラス等が用いられる。枠部6は、例えば、非フッ素系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等。)、含フッ素樹脂(PTFE、ETFE、FEP、PFA等。)等の樹脂材料が用いられてもよい。枠部6の厚さは、例えば数十μm〜数100μmに設定されるが、特に厚さを限定するものではない。なお、枠部6の形状は、シート5Aの一部領域を囲むものであれば、図示のようにシート5Aの一部領域を4方から囲むものに限定されず、例えば、シート5Aの一部領域の4辺のうち1辺〜3辺に沿って枠部6を形成するものでもよい。また、枠部6は、燃料電池等に使用されるガスの流入出孔や、組み立てる際に用いられるねじ穴や位置決め用の穴などの貫通孔を備えてもよい。
The
図2は、枠形成ユニット8の一例を示す図であり、(A)は−X方向から見た側面図、(B)は+Z側から見た平面図である。枠形成ユニット8は、保管ユニット11から供給された枠部6を長尺のシート5Aに接着し、さらに枠部6ごとにシート5Aを切断して枚葉のシート5を形成する。枠形成ユニット8は、図2に示すように、ダンサローラ18と、固定ローラ19と、第1保持部20と、カット台21と、第2保持部22と、可動ホルダ23と、切断部24と、を備える。
2A and 2B are diagrams showing an example of the
枠形成ユニット8は、ロール体R1が+Y側に配置され、このロール体R1から長尺のシート5Aが−Y方向に引き出されて供給される。ロール体R1は、不図示の軸部に回転可能に支持され、シート5Aが引き出されることにより回転する。なお、ロール体R1は、不図示の駆動装置により、シート5Aの引き出しに対応して回転させてもよい。ロール体R1から−Y方向に引き出されたシート5Aは、ダンサローラ18と、固定ローラ19と、に架け渡される。
In the
ダンサローラ18は、例えば、Z方向に移動可能に形成され、所定の荷重がかけられている。固定ローラ19は、例えば、X、Y、Z方向に移動しないように固定された従動ローラである。ダンサローラ18及び固定ローラ19は、いずれもX方向に沿って配置され、ダンサローラ18が固定ローラ19より下方に配置される。これらダンサローラ18及び固定ローラ19により、長尺のシート5Aに対して一定の張力を付与し、シート5Aのたるみを抑制している。また、例えば、後述する可動ホルダ23によってシート5Aが引っ張られた場合、ダンサローラ18が+Z方向に移動することによりシート5Aに過大な張力が作用しないようにしている。
The
なお、固定ローラ19は、例えば、第1保持部20に対してシート5Aを水平に(Y方向に)移送する高さに設定される。なお、ダンサローラ18及び固定ローラ19の配置や構成は、図示のものに限定されず、ロール体R1からシート5Aを案内するものであれば、任意の構成を適用することができる。例えば、ダンサローラ18がなく固定ローラ19のみの構成でもよい。また、シート5Aの張力を一定に保持する機構は、ダンサローラ18を用いる機構以外のものを備えてもよい。
The fixed
第1保持部20は、図2(A)及び(B)に示すように、固定ローラ19の−Y側に配置される。第1保持部20は、X方向に伸びる棒状に形成され、シート5Aを裏面側から保持する。第1保持部20は、例えば、不図示の吸引装置等に接続され、吸引によりシート5Aの裏面の一部を吸着して保持する。第1保持部20によるシート5Aの保持のタイミングや、保持力(吸引力)等は、不図示の制御装置により制御されてもよい。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
カット台21は、第1保持部20の−Y側に配置されている。なお、カット台21は、後述する第2保持部22と一体に形成されてもよい。カット台21は、X方向に延びる板状であって、後述する切断部24の移動経路に沿って配置される。また、カット台21は、Z方向に移動可能に形成され、シート5Aの裏面にほぼ接触する上昇位置と、シート5Aの裏面から−Z方向に退避した退避位置との間を移動する。なお、カット台21が第2保持部22と一体に形成される場合は、第2保持部22の移動に伴ってZ方向に移動させてもよい。カット台21は、シート5Aの移動時や切断部24による切断時には−Z方向に移動して退避するように設定される。なお、カット台21を設けるか否かは任意であり、カット台21はなくてもよい。
The cut table 21 is disposed on the −Y side of the
第2保持部22は、カット台21の−Y側に隣接して配置される。第2保持部22は、矩形板状に形成され、シート5Aの裏面を吸着することにより保持する。シート5Aの吸着は、例えば、吸引により行う。第2保持部22は、不図示の駆動装置によりZ方向に移動可能に形成される。第2保持部22は、第1保持部20とほぼ水平の上昇位置と、−Z方向に退避した退避位置との間を移動する。第2保持部22は、シート5Aを保持する際に不図示の駆動装置により上昇位置に移動し、シート5Aを移動する際時に退避位置に移動する。
The
可動ホルダ23は、シート5Aを+X方向に移動させる。可動ホルダ23は、ロッド26と、ホルダ27と、を備える。ロッド26は、不図示のガイドによりY方向に移動可能に形成され、不図示の駆動装置によってY方向に移動する。ホルダ27は、ロッド26の+Y側端部に形成される。ホルダ27は、シート5Aの−Y側の端部の一部を挟んでまたは吸着して保持可能に形成される。可動ホルダ23は、ホルダ27が第1保持部20に保持されたシート5の端部を保持可能な位置と、シート5Aを−Y方向に引き出して第2保持部22によりシート5Aを保持可能な位置との間を移動する。なお、ホルダ27は、図示のものに限定されず、シート5を保持可能な任意の構成のものを適用することができる。ホルダ27は、シート5Aを保持する部分は2カ所に限定されず、1カ所または3カ所以上でもよい。
The
切断部24は、カッタ等の刃部を有し、第2保持部22に保持されたシート5Aの−X側を切断する。切断部24は、カット台21の上面に沿ってX方向に移動可能に形成される。切断部24は、カット台21の+X側に退避しており、不図示の駆動装置により−X方向に移動することでシート5Aの所定部分を切断する。切断部24によりシート5Aを切断する際は、カット台21が上昇位置に配置されている。なお、切断部24は、X方向に移動してシート5Aを切断することに代えて、シート5AをZ方向に挟み込んで切断するものでもよい。
The cutting
図3は、枠形成ユニット8の動作を示す図である。以下の動作は、不図示の制御装置が制御してもよく、全部または一部の動作について作業者がマニュアル操作を行ってもよい。図3(A)に示すように、シート5の−Y側の端部が第1保持部20に保持された状態から開始する。この状態で、可動ホルダ23は、ロッド26を+Y方向に移動させ、ホルダ27によりシート5の−Y側の端部を保持する。この際、カット台21及び第2保持部22は、−Z方向に退避している。
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the
次に、第1保持部20によるシート5の保持を停止した後、図3(B)に示すように、可動ホルダ23は、ホルダ27でシート5を保持したまま−Y方向に移動する。このとき、ダンサローラ18によってシート5Aの張力がほぼ一定の維持されている。可動ホルダ23がシート5Aを+X方向に所定量を引き出した後、カット台21及び第2保持部22を上昇位置まで移動させ、第1保持部20に対してほぼ水平になるように設定する。続いて、第2保持部22は、吸引等によりシート5Aを保持する。これにより、シート5Aは広がった状態で第2保持部22に保持される。
Next, after stopping the holding of the
次に、図3(C)に示すように、可動ホルダ23は、シート5Aの保持を解除して−Y方向に移動し、第2保持部22から退避する。続いて、切断部24は、カット台21に沿って−X方向に移動することにより、シート5Aから短尺のシート5を形成する。切断後のシート5のサイズは、枠部6の外縁とほぼ同様または枠部6の外縁より小さいサイズに設定される。切断部24は、シート5Aの切断後、+X方向に移動して退避位置に戻る。また、カット台21も、シート5Aの切断後、−Z方向に移動して退避位置に戻る。
Next, as shown in FIG. 3C, the
次に、図3(D)に示すように、不図示の搬送装置により保管ユニット11から枠部6が供給される(図2(A)参照)。枠部6の搬送中において、不図示の接着剤塗布部により枠部6の接着対象面、またはシート5のうち枠部接着面に接着剤を塗布し、この枠部6を第2保持部22に保持されるシート5に押し付けることにより、枠部6をシート5に固定する。これにより、シート5に枠部6が形成される。シート5は、第2保持部22上で広がった状態で保持されるので、枠部6をシート5に対して正確かつ適切に形成することができる。また、枠部6が形成されたシート5は、枠部6により広がった状態が維持され、変形が抑制される。
Next, as shown in FIG. 3D, the
なお、上記した接着剤としては、任意の接着剤が用いられる。また、接着剤を用いずに、枠部6の一部を溶融させてシート5に接着させてもよい。また、シート5と枠部6との位置合わせのため、シート5の一部(例えばシート5の外縁など)にアライメント用のマークが形成され、このマークを光学式のセンサ等で認識してシート5に対する枠部6の位置合わせを行ってもよい。また、図3では、長尺のシート5Aを切断して短尺のシート5とした後に枠部6を形成しているが、これに代えて、先に長尺のシート5Aに枠部6を形成し、続いて枠部6ごとに切断してシート5としてもよい。
In addition, arbitrary adhesives are used as an above-mentioned adhesive agent. Alternatively, a part of the
次に、図3(E)に示すように、可動ホルダ23は、−Y方向に移動してシート5を保持する。このとき、可動ホルダ23は、剛性の高い枠部6を保持してもよく、またシート5をしてもよい。続いて、第2保持部22によるシート5の保持が解除された後、可動ホルダ23によりシート5が搬送される。なお、図3(E)ではシート5が−Y方向に搬送されるように図示しているが、図1に示すように+X方向に搬送されて保管ユニット12に収容される。なお、保管ユニット12へのシート5の搬送は、可動ホルダ23により行うことに代えて、他の搬送装置が使用されてもよい。
Next, as illustrated in FIG. 3E, the
なお、上記した枠形成ユニット8は、枠部6をシート5の一方の面に形成しているが、シート5の両面に枠部6が形成されてもよい。また、上記では、枠部6をシート5に接着しているが、これに限定されない。例えば、シート5の上面において、熱硬化性または光硬化性などの樹脂材料を塗布し、この樹脂材料を適宜硬化させることにより枠部6が形成されてもよい。また、上記では、ロール体R1から長尺のシート5Aが枠形成ユニット8に供給されるが、これに限定されない。例えば、予め切断された枚葉のシート5が枠形成ユニット8に供給され、このシート5に枠部6を形成するものでもよい。
In the
このように、枠形成ユニット8によれば、シート5に枠部6を容易に形成することができる。また、シート5は、枠部6により剛性が向上するので、例えばシート5が10数μm程度と極めて薄い場合でも、その後の搬送や組み立てなどのハンドリング性を向上させることができる。また、枠部6によってシート5が広がった状態で維持するので、シート5に対する各種処理の際に皺やひび割れ等の変形が生じるのを防止することができる。
As described above, according to the
図1に戻り、保管ユニット12は、枠形成ユニット8から搬送された枠部6付きの複数のシート5を収容する。保管ユニット12は、例えば、枠形成ユニット8の処理速度が後段の塗布ユニット9や減圧乾燥ユニット10より速い場合、シート5を塗布ユニット9に送る前に一時的に保管することで各ユニットの処理速度の相違を吸収するように働く。保管ユニット12は、シート5を重ねた状態で保管してもよく、また、シート5を1枚ごとまたは複数枚ごとに収容可能な棚(スロット)を備えてもよい。なお、保管ユニット12を配置するか否かは任意であり、保管ユニット12はなくてもよい。
Returning to FIG. 1, the
図4は、塗布ユニット9及び減圧乾燥ユニット10を−X方向から見た図である。図5は、塗布ユニット9及び減圧乾燥ユニット10を+Z方向から見た平面図である。塗布ユニット9は、図4に示すように、シート5の少なくとも一方の面に、第2機能層3を形成するための液体7を塗布する。塗布ユニット9は、図4及び図5に示すように、保持部28と、塗布部29と、を有する。保持部28及び塗布部29は、メインフレーム30により支持される。
FIG. 4 is a view of the
メインフレーム30は、Z方向の複数の支持フレーム32と、支持フレーム32間に配置された複数の水平フレーム33、34、及びテーブル35と、で構成される。ただし、メインフレーム30は、図示のものに限定されず、保持部28等を支持可能な任意の形状を適用できる。また、メインフレーム30の下面にキャスタ等が設けられ、塗布ユニット9及び減圧乾燥ユニット10を移動可能としてもよい。
The
保持部28は、シート5を保持する。保持部28は、吸着部38と、基部39と、吸着用吸引部40と、を備える。吸着部38は、シート5及び枠部6の少なくとも一方を吸引することによりシート5を保持する。吸着部38は、例えば、外形が矩形平板状であり、基部39の上側(+Z側)に支持される。吸着部38としては、例えば、セラミック製、樹脂製、カーボン製等の多孔質部材が用いられる。吸着部38の外形や大きさは、枠部6の外縁より大きいものであれば、図示のものに限定されず、種々の形状や大きさのものを適用することができる。基部39は、後述する減圧乾燥ユニット10のベース部72の上に配置される。吸着用吸引部40は、例えば、所定の吸引力を発生させる吸引ポンプ等が用いられる。吸着用吸引部40は、基部39を介して吸着部38の上面側に吸引力を作用させる。
The holding
図6(A)は保持部28の一例を示す図であり、図5に示すA−A線に沿った断面図である。図6(A)は、説明のため、特徴部分を大きくして記載している。また、図6(A)には、塗布ユニット9による液体7の塗布も併せて記載している。図6(A)に示すように、吸着部38は、上面側を吸着面として用い、吸着面と下面(−Z側の面)とを貫通する複数の孔部42を備える。吸着部38の吸着面は、例えば、ほぼ水平に配置されるが、これに限定されず、いずれかの方向に傾いた状態で配置されてもよい。孔部42は、例えばその孔径が0.1μm〜数mm程度に形成されるが、この孔径を特に限定するものではない。孔部42の開口形状は、円形状、楕円形状、長円形状、多角形状のいずれであってもよい。
FIG. 6A is a view showing an example of the holding
また、孔部42は、単位面積あたりの個数が吸着部38の全面にわたって一定に形成されるが、これに限定されない。例えば、吸着対象となるシート5の枠部6に対応する箇所にのみ配置されてもよく、また、枠部6に対応する孔部42の単位面積あたりの個数を増加させ、シート5に対応する孔部42の個数を減少させてもよく、逆に、シート5に対応する孔部42の個数を増加させ、枠部6に対応する孔部42の個数を減少させてもよい。また、吸着部38の吸着面に複数の溝部が形成され、この溝部に孔部42が接続されるものでもよい。
In addition, the number of the
基部39は、図6(A)に示すように、吸着部38を上面側で支持するとともに、吸着部38の下面側に空間部43を備える。基部39は、空間部43と吸着用吸引部40とを接続する接続孔44が設けられる。吸着用吸引部40から接続孔44までは、例えば不図示の管状部材等により接続される。従って、吸着用吸引部40を駆動することにより空間部43内が吸引されて減圧し、空間部43と連通する孔部42を介して吸着部38の吸着面に吸着力を作用させる。吸着部38の吸着力は、吸着用吸引部40の駆動により設定される。吸着用吸引部40による吸着力の大きさや駆動タイミングは、不図示の制御装置により制御されてもよく、また作業者によりマニュアル操作されてもよい。
As shown in FIG. 6A, the
吸着部38の上面には、シート部材46が配置される。従って、シート5は、シート部材46を挟んで吸着部38に吸着される。シート部材46は、その表裏間で通気可能な部材が用いられ、例えば、樹脂製多孔質シート、和紙等の紙部材、不織布、メンブレンフィルタ等が用いられる。シート部材46は、吸着部38の孔部42の孔径より小さいものが用いられる。なお、シート部材46の孔径は平均孔径を意味する。シート部材46が配置されることにより、シート5の吸着する際の吸引力によりシート5に与えるダメージを抑制することができる。また、シート部材46が弾性を有する場合、シート5を強く吸引したときでも弾性によりシート5を受け止めることができ、吸着部38により吸引したダメージをさらに抑制することができる。なお、吸着部38の上面にシート部材46を配置するか否かは任意であり、シート部材46を配置しなくてもよい。
A
保持部28は、吸着部38に吸着したシート5を加熱するための加熱部47を備える(図6(A)参照)。加熱部47は、例えば、電気ヒータ等の熱源が用いられる。この加熱部47を駆動することにより、基部39及び吸着部38を介してシート5を所定温度で加熱することができる。これにより、後述するシート5に塗布された液体7の乾燥時間を短縮することができる。加熱部47による加熱温度や加熱タイミングは、不図示の制御装置により制御されてもよく、また作業者によりマニュアル操作されてもよい。加熱部47による加熱タイミングの一例として、後述する塗布ユニット9によりシート5に液体7を塗布したタイミングや、後述する減圧乾燥ユニット10により液体7を減圧乾燥する際又は減圧乾燥の後のタイミングなどがある。
The holding
なお、加熱部47は、図示のように基部39等を介してシート5を加熱するものに限定されず、遠赤外線等を用いた輻射熱によりシート5を加熱するものでもよい。輻射熱を用いた加熱部47の場合、吸着部38の上方に加熱部47が配置され、シート5の全面にわたって赤外領域の波長の光を照射するものが用いられる。なお、加熱部47を備えるか否かは任意であり、加熱部47がなくてもよい。また、保持部28は、加熱部47に代えて、または加熱部47に加えて冷却装置を備えてもよい。
In addition, the
このように、保持部28は、吸着部38からの吸引によって枠部6付きのシート5を保持する。これにより、後述する塗布ユニット9によって液体7を塗布する際や、減圧乾燥ユニット10によって液体7を減圧乾燥する際においてもシート5を確実に保持し、液体7の塗布ムラが生じることや、シート5や第2機能層3に皺やひび割れ等の変形が生じるのを防止することができる。
As described above, the holding
なお、保持部28は、吸着部38からの吸引によりシート5を保持するものに限定されず、シート5を保持可能であれば任意の構成が適用可能である。例えば、保持部28は、静電チャックを利用してシート5を保持するものでもよい。また、保持部28は、剥離可能な接着剤または接着テープが配置され、この接着作用によりシート5を保持するものでもよい。また、保持部28は、吸引や静電チャック、接着剤等の2つ以上を組み合わせてシート5を保持するものでもよい。また、塗布ユニット9が保持部28を備えるか否かは任意であり、保持部28はなくてもよい。
The holding
図4及び図5に戻り、塗布部29は、シート5の少なくとも一方の面に、第2機能層3を形成するための液体7を塗布する。塗布部29は、キャリッジ50と、タンク51と、ポンプ52と、ノズル53と、を備える。キャリッジ50は、水平方向に配置される矩形板状の下部プレート54と、下部プレート54の±Y側から起立する2枚の鉛直プレート55と、2枚の鉛直プレート55の上端間に配置される上部プレート56と、上部プレート56から下方に延びるノズル支持プレート57と、を有する。
Returning to FIGS. 4 and 5, the
下部プレート54は、メインフレーム30のテーブル35の下方に配置される。2枚の鉛直プレート55のそれぞれは、テーブル35にX方向に形成された2つの開口部58(図5参照)を貫通した状態で、上部がテーブル35の上方に位置するように配置される。上部プレート56は、タンク51及びポンプ52を支持する。ノズル支持プレート57は、ノズル53を支持する。タンク51は、ポンプ52の上方に設けられており、液体7を格納する。タンク51は、ノズル53に液体7を供給する際、一時的に保管するものとして用いられる。なお、タンク51への液体7の供給は、メインフレーム30の外側等に配置されたインク保管容器等から、不図示のチューブ等を介してタンク51に液体7が供給される。また、タンク51は、格納した液体7の温度を調節する温度調節機構を備えてもよい。
The
タンク51とノズル53との間は、不図示のチューブ等によって接続されている。ポンプ52は、タンク51に格納された液体7を、チューブ等を介してノズル53に供給する。ポンプ52は、ロータリーポンプなど、液体7を送ることが可能な任意のポンプが使用可能である。ノズル53に供給する液体7の量は、例えば、不図示の制御装置によって制御される。なお、タンク51及びポンプ52の配置は一例であり、図示の形態に限定するものではない。また、タンク51及びポンプ52をキャリッジ50に配置することに限定されない。例えば、キャリッジ50以外にタンク51及びポンプ52が配置され、このタンク51からチューブ等を介してノズル53に液体7が供給されてもよい。
The
ノズル53は、液体7を吐出する。ノズル53は、ノズル支持プレート57に設けられた不図示のガイドによって上下方向(Z方向)に移動可能に取り付けられており、不図示の駆動装置によりZ方向に移動可能である。これにより、液体7を塗布する際に、ノズル53とシート5との間隔を調整することができる。なお、塗布ユニット9は、シート5とノズル53との間隔を測定可能なセンサを備えてもよい。このセンサとしては光学式等の非接触式センサや、プローブ等を用いた接触式センサのいずれでもよい。ノズル53のZ方向の移動は、例えば、不図示の制御装置によって制御される。ノズル53は、タンク51から送られた液体7を収容する不図示の収容部と、この収容部の液体7を吐出する吐出口60(図6(B)参照)と、を備える。
The
図6(B)は、塗布部29が液体7を塗布する一例を示している。吐出口60は、ノズル53の下端(−Z側の端部)にシート5と対向するように形成される。吐出口60は、X方向に延びるスリット状に形成される。吐出口60の幅(Y方向の長さ)は、液体7の粘性や吐出量に応じて設定される。吐出口60のX方向の長さは、シート5に塗布する液体7の幅に応じて設定される。なお、ノズル53は、液体7の温度を調節する温度調節機構を備えてもよい。また、ノズル53は、ノズル支持プレート57に取り外し可能に形成され、交換可能としてもよい。また、ノズル53のうち、吐出口60の部分が取り外し可能に形成され、交換可能とするものでもよい。
FIG. 6B shows an example in which the
図4及び図5に戻り、塗布部29は、塗布部駆動部61によりY方向に移動可能に形成される。塗布部駆動部61は、Y方向に離間して配置される駆動ローラ62及び従動ローラ63と、駆動ローラ62及び従動ローラ63に架け渡されるベルト64と、を備える。駆動ローラ62は、水平フレーム34上において−Y側に配置され、不図示の駆動装置により駆動する。従動ローラ63は、水平フレーム34上において+Y側に配置される。ベルト64は、ステンレス製、樹脂製、布製のものが用いられ、+Z側の面にキャリッジ50の下部プレート54が固定されている。
Returning to FIG. 4 and FIG. 5, the
駆動ローラ62を駆動してベルト64を移動させることにより、キャリッジ50はY方向に移動する。また、駆動ローラ62の駆動を停止することにより、キャリッジ50をY方向の任意の位置に配置することができる。なお、塗布部駆動部61は、上記したベルト64等を用いた構成に限定されず、例えば、ボールねじ機構やラックアンドピニオン機構が用いられてもよい。また、塗布ユニット9は、キャリッジ50ごとY方向に移動するものに限定されない。例えば、ノズル53がロボットアームやマニュピレータ等に保持され、このロボットアーム等を駆動することによりノズル53をY方向やZ方向等に移動可能としてもよい。
By driving the driving
塗布部29の移動や停止位置は、不図示の制御装置により制御されてもよく、また作業者によりマニュアル操作されてもよい。塗布部29は、Y方向に移動することにより、図4に示すように、シート5に液体7を塗布可能な対向位置P1と、後述する減圧乾燥ユニット10の外側に退避した退避位置P2と、の間を移動可能である。退避位置P2は、減圧乾燥ユニット10と干渉しないように減圧乾燥ユニット10のサイズに応じて設定される。なお、退避位置P2は、図示の位置に限定されず、減圧乾燥ユニット10の外側の任意の位置に設定することができる。
The movement and stop position of the
塗布部29は、対向位置P1において、保持部28に保持されたシート5におけるシート5に対して相対的にY方向に移動し、その際、ノズル53の吐出口60からシート5上の枠部6の内側において液体7を吐出する(図6参照)。このとき、シート5は、上記のように保持部28の吸着部38によって保持され、かつ枠部6によって広がっているので、液体7をムラなくシート5上に塗布することができる。吐出口60からシート5上に液体7を吐出する際、ノズル53の高さ(Z方向位置)は、塗布に適した位置に調整されている。なお、液体7を塗布する際、ノズル53をY方向に移動させることに限定されない。例えば、ノズル53を固定し、保持部28をY方向に移動させて液体7を塗布してもよく、また、ノズル53及び保持部28をそれぞれY方向の反対向きに移動させて液体7を塗布してもよい。
The
塗布ユニット9は、図4及び図5に示すように、ノズル53をメンテナンスするための、ノズル浸漬部66及び予備吐出部67を備えている。ノズル浸漬部66及び予備吐出部67は、保持部28の+Y側に、Y方向に並んで配置され、減圧乾燥ユニット10と干渉しないように設置される。また、ノズル浸漬部66及び予備吐出部67は、退避位置P2の塗布ユニット9のノズル53がそれぞれ接続可能に配置される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
ノズル浸漬部66は、+Z方向が開口する容器を備え、ノズル53の先端部分が+Z方向から挿入可能に形成される。容器内には、例えば、液体7や、液体7を形成する溶液等が溜められている。シート5に液体7を塗布しない間、ノズル53の先端部分をノズル浸漬部66の溶液等に浸すことにより、ノズル53の吐出口60の乾燥防止や、ノズル53の洗浄を行うことができる。
The
予備吐出部67は、ノズル53により液体7の予備吐出を行うために設けられる。予備吐出部67は、例えば+Z方向が開口する容器で、ノズル53の先端部分が+Z方向から挿入可能に形成される。容器内に、液体7を予備吐出させるための被吐出面が形成されてもよい。ノズル53による液体7の最初の吐出は、吐出量にばらつきが生じる場合がある。シート5への塗布に先だって、予備吐出部67によりノズル53の予備吐出を行うことにより、液体7の吐出量を安定させることができる。
The
なお、ノズル53をメンテナンスするため、ノズル浸漬部66及び予備吐出部67以外の処理部が設けられてもよい。また、ノズル浸漬部66及び予備吐出部67は、保持部28の+Y側に配置されることに限定されず、保持部28の−Y側や、塗布ユニット9の+X側または−X側に配置されてもよい。また、ノズル洗浄時にノズル53がノズル浸漬部66等に移動することに代えて、ノズル洗浄時にノズル浸漬部66等がノズル53まで移動するものでもよい。この場合、ノズル浸漬部66及び予備吐出部67は移動可能に形成され、例えば通常時はノズル53に対してX方向またはZ方向に退避し、ノズル53のメンテナンスの際に、ノズル53まで移動させるような任意の構成が採用される。また、ノズル浸漬部66及び予備吐出部67を備えるか否かは任意であり、ノズル浸漬部66等を備えないものでもよい。
In order to maintain the
なお、塗布部29は、上記した構成に限定されず、液体7を吐出可能な任意の構成を適用することができる。例えば、ノズル53に代えて、インクジェット法やスプレー法により液体7をシート5に塗布するものでもよい。また、ディスペンサ等により液体7をシート5に吐出し、この液体7をスキージ等によりシート5上に拡げるものでもよい。
The
減圧乾燥ユニット10は、図4及び図5に示すように、保持部28を含んで密閉した空間68を形成する。この空間68は、吸引により減圧可能な空間である。減圧乾燥ユニット10は、空間68を形成可能なチャンバ部70を備え、かつ空間68を減圧して液体7を乾燥させる吸引部71を備える。チャンバ部70は、メインフレーム30のテーブル35上に配置される。吸引部71は、メインフレーム30に支持されるか否かは任意である。チャンバ部70は、ベース部72と、蓋部73と、を備える。ベース部72は、下面側がテーブル35に固定され、かつ上面側に保持部28の基部39を固定している。ベース部72は、矩形板状の部材が用いられる。なお、図示しないが、ベース部72は、基部39に備える接続孔44(図6(A)参照)と連通する接続孔が設けられており、吸着用吸引部40の吸引力が吸着部38に至るまでの経路を確保している。蓋部73は、ベース部72の上面に当接して、空間68を形成可能な凹状に形成される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図7(A)は、減圧乾燥ユニット10の一例を示す斜視図、(B)は、蓋部73の一例を示す斜視図である。図7(A)に示すように、ベース部72の上面の略中央の領域に保持部28が固定される。蓋部73は、ベース部72上面の−Y側において2か所のヒンジ部74によりベース部72に接続されている。蓋部73は、保持部28を覆うような小さな空間68を形成するので、後述する吸引部71により空間68の減圧に要する時間を短縮することができる。
FIG. 7A is a perspective view showing an example of the reduced
蓋部73は、図7(A)に示すように、ヒンジ部74によりX軸回りに回転可能に形成され、保持部28を含んだ空間68を形成する空間形成位置と、保持部28を開放した保持部開放位置との間を回転移動する。なお、保持部開放位置は、上記した塗布ユニット9が蓋部73に干渉しない位置に設定される。蓋部73は、上記した塗布ユニット9により保持部28のシート5に液体7を塗布する際は保持部開放位置に配置(図7(A)の二点鎖線で示す蓋部57を参照)され、後述する吸引部71により空間68を吸引して減圧する際は空間形成位置に配置(図7(A)の実線で示す蓋部57を参照)される。なお、ヒンジ部74は、ベース部72の−Y側に配置されることに代えて、ベース部72の+X側または−X側に配置されてもよい。
As shown in FIG. 7A, the
ベース部72は、貫通孔76が設けられている。貫通孔76は、ベース部72の+Z側から−Z側に貫通するように設けられている。貫通孔76は、蓋部73が空間形成位置にある場合、空間68と接続するように形成される。貫通孔76は、例えば、チューブ等の管状部材(不図示)により吸引部71と接続されている。従って、吸引部71を駆動することにより、空間68内を吸引して減圧することができる。なお、貫通孔76は、空間68に接続するものであれば、その個数や配置は任意である。例えば、2以上の貫通孔76が形成され、それぞれ吸引部71に接続されるものでもよい。また、ベース部72の貫通孔76を介して吸引部71が接続されることに限定されず、例えば、蓋部73の一部に開口部が設けられ、この開口部と吸引部71とがチューブ等を介して接続され、蓋部73側から空間68内を吸引するものでもよい。
The
蓋部73は、図7(B)に示すように、中央部分に内部を目視可能な窓部73aが形成されてもよい。窓部73aとしては、透明または半透明な板状ガラス、アクリル板などの板状の樹脂が用いられる。窓部73aにより、作業者等が液体7の乾燥状態を目視で確認することが可能となる。ただし、窓部73aを形成するか否かは任意である。また、蓋部73は、空間形成位置において、ベース部72との密着性を向上させるために、ゴム等の弾性部材が縁部に取り付けられてもよい。
As shown in FIG. 7B, the
減圧乾燥ユニット10は、蓋部73を回転駆動するための蓋部駆動部75を備えている。蓋部駆動部75の駆動は、不図示の制御装置により制御されてもよく、また作業者によりマニュアル操作されてもよい。また、蓋部駆動部75を備えるか否かは任意である。蓋部駆動部75がない場合は、作業者が蓋部73の開閉操作を行ってもよい。また、蓋部73は、ヒンジ部74により開閉可能に形成されることに限定されない。例えば、蓋部73は、上下方向(Z方向)に移動可能に形成されてもよい。また、蓋部73は、ロボットアームやマニュピレータに保持され、このロボットアームを駆動することにより開閉可能としてもよい。
The reduced
吸引部71は、塗布ユニット9によりシート5に液体7が塗布され、減圧乾燥ユニット10が空間68を形成した後に、空間68を吸引して減圧する。これにより、液体7は、シート5上において減圧乾燥される。吸引部71は、例えば、所定の吸引力を発生する真空ポンプ等、任意のポンプが適用可能である。吸引部71による吸着力の大きさや駆動タイミングは、不図示の制御装置により制御されてもよく、また作業者によりマニュアル操作されてもよい。このとき、制御装置は、吸引部71による吸着力が、保持部28の吸着用吸引部40の吸引力より小さくなるように制御してもよい。吸着用吸引部40の吸引力が吸引部71の吸着力より大きくすることにより、空間68を吸引したときでもシート5が吸着部38から外れることを抑制できる。
The
液体7が減圧乾燥されることにより、シート5上に第2機能層3が形成される。なお、シート5は、第1機能層2を含むまたは第1機能層2そのものであるため、液体7の乾燥により第1機能層2と第2機能層3とが積層された枠部6付きの積層膜4が形成される。この積層膜4は、図1に示すように、減圧乾燥ユニット10から不図示の搬送装置によって保管ユニット13に搬送される。
The second
保管ユニット13は、複数の積層膜4を保管する。保管ユニット13は、積層膜4を重ねた状態で保管してもよく、また、積層膜4を1枚ごとまたは複数枚ごとに収容可能な棚(スロット)を備えてもよい。また、保管ユニット13は、後述する長尺の積層膜4Bを折りたたんだ状態で保管してもよい。積層膜4は、不図示の搬送装置などにより搬送されることに代えて、作業者の手作業により保管ユニット13に保管されてもよい。なお、保管ユニット13を配置するか否かは任意であり、保管ユニット13がなくてもよい。また、保管ユニット13の後段には燃料電池等の各種装置の製造ラインが接続されてもよい。
The
ここで、積層膜4を構成する第1機能層2、第2機能層3、並びに第2機能層3を形成する液体7についてそれぞれ説明する。なお、以下に説明する内容は、他の実施形態についても同様である。なお、本明細書において「機能層」とは機能を有する層をいい、例えば、機能を有する膜(シート)は「機能層」に含まれる。第1機能層2及び第2機能層3は、同一の機能を有してもよく、また、異なる機能を有してもよい。また、第1機能層2及び第2機能層3は、部分的に機能を有するものでもよい。
Here, the first
積層膜4が、例えば、燃料電池における膜電極接合体として用いられる場合は、第1機能層2が電解質膜、第2機能層3が触媒層として製造される。このとき、触媒層(第2機能層3)を形成するために、液体7として触媒インクが塗布される。上記した実施形態により、第2機能層3である触媒層が多孔質形状となるため、高品質な膜電極接合体を製造することができる。第1機能層2である電解質膜は、例えば、プロトンを膜厚方向に選択的に透過させる機能を有するものであれば、特に限定されず、公知のものを用いることができる。電解質膜としては、例えば、構成材料であるイオン交換樹脂の種類によって大別され、フッ素系高分子電解質膜や、炭化水素系高分子電解質膜等を用いることができる。
For example, when the
フッ素系高分子電解質膜を構成するイオン交換樹脂としては、例えば、ナフィオン(登録商標、デュポン社製)、アシプレックス(登録商標、旭化成株式会社製)、フレミオン(登録商標、旭硝子株式会社製)等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー、パーフルオロカーボンホスホン酸系ポリマー、トリフルオロスチレンスルホン酸系ポリマー、エチレンテトラフルオロエチレン−g−スチレンスルホン酸系ポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオリド−パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーなどが挙げられる。なお、耐熱性、化学的安定性などの発電性能を向上させるという観点からは、これらのフッ素系高分子電解質膜が用いられ、特にパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜が用いられる。 Examples of ion exchange resins constituting the fluorine-based polymer electrolyte membrane include Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and the like. Perfluorocarbon sulfonic acid polymer, perfluorocarbon phosphonic acid polymer, trifluorostyrene sulfonic acid polymer, ethylene tetrafluoroethylene-g-styrene sulfonic acid polymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride- Examples include perfluorocarbon sulfonic acid polymers. From the viewpoint of improving power generation performance such as heat resistance and chemical stability, these fluorine-based polymer electrolyte membranes are used, and in particular, fluorine-based polymer electrolyte membranes composed of perfluorocarbon sulfonic acid polymers. Is used.
また、炭化水素系電解質膜を構成するイオン交換樹脂としては、例えば、スルホン化ポリエーテルスルホン(S−PES)、スルホン化ポリアリールエーテルケトン、スルホン化ポリベンズイミダゾールアルキル、ホスホン化ポリベンズイミダゾールアルキル、スルホン化ポリスチレン、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン(S−PEEK)、スルホン化ポリフェニレン(S−PPP)などが挙げられる。これらのイオン交換樹脂により形成される炭化水素系高分子電解質膜は、原料が安価で製造工程が簡便であり、かつ材料の選択性が高いといった製造上の利点がある。なお、上述したイオン交換樹脂は、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、上述した材料のみに制限されず、その他の材料が用いられてもよい。 Examples of the ion exchange resin constituting the hydrocarbon electrolyte membrane include sulfonated polyethersulfone (S-PES), sulfonated polyaryletherketone, sulfonated polybenzimidazole alkyl, phosphonated polybenzimidazole alkyl, Examples include sulfonated polystyrene, sulfonated polyetheretherketone (S-PEEK), and sulfonated polyphenylene (S-PPP). Hydrocarbon polymer electrolyte membranes formed from these ion exchange resins have manufacturing advantages such as low cost raw materials, simple manufacturing processes, and high material selectivity. In addition, as for the ion exchange resin mentioned above, only 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together. Moreover, it is not restricted only to the material mentioned above, Other materials may be used.
電解質膜の厚さは、燃料電池の特性を考慮して適宜決定すればよく、特に制限されない。電解質膜の厚さは、通常は5〜100μm程度である。電解質膜の厚さがこのような範囲内の値であると、製膜時の強度や使用時の耐久性および使用時の出力特性のバランスが適切となる。なお、電解質膜は、剥離可能な基材シート(例えば図25の基材シートSなど)に積層されたものを用いてもよい。これにより、電解質膜のハンドリングが容易になる。このような基材シートとしては、例えば、液体7における導電性担体等の種類に応じて適宜選択され、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シート、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート、ポリエステルシート等の樹脂製のシートを用いることができる。
The thickness of the electrolyte membrane may be appropriately determined in consideration of the characteristics of the fuel cell, and is not particularly limited. The thickness of the electrolyte membrane is usually about 5 to 100 μm. When the thickness of the electrolyte membrane is within such a range, the balance between strength during film formation, durability during use, and output characteristics during use is appropriate. In addition, what was laminated | stacked on the base material sheet (For example, base material sheet S of FIG. 25 etc.) which can be peeled may be used for an electrolyte membrane. This facilitates handling of the electrolyte membrane. As such a base material sheet, for example, it is appropriately selected according to the type of the conductive carrier or the like in the
第2機能層3である触媒層は、燃料電池においてアノード側に用いられるアノード触媒層及び燃料電池においてカソード側に用いられるカソード触媒層のうち、少なくとも1つを有する。アノード触媒層は、例えば水素の酸化反応に触媒作用を有するものである。カソード触媒層は、例えば酸素の還元反応に触媒作用を有するものである。なお、触媒層は、アノード触媒層及びカソード触媒層の両方を備える場合、アノード側触媒層及びカソード側触媒層は、それぞれ、電解質膜の異なる面に形成される。
The catalyst layer as the second
アノード側触媒層及びカソード側触媒層は、例えば、液体7として触媒インクを用いて形成することができる。アノード側触媒層を形成する触媒インク及びカソード側触媒層を形成する触媒インクは、それぞれ、上記した触媒作用を有するものであれば特に制限なく、公知のものを用いることができる。このような触媒インクとしては、例えば、特開2013−069614に開示される、触媒成分を2層のアイオノマ層で被覆した触媒を含むものを用いることができる。また、触媒インクとしては、例えば、導電性担体に触媒成分が担持された電極触媒、高分子電解質および溶剤を含むものを用いることができる。
The anode side catalyst layer and the cathode side catalyst layer can be formed using, for example, catalyst ink as the
アノード触媒層に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒を使用できる。また、カソード触媒層に用いられる触媒成分もまた、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒を使用できる。具体的には、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属およびこれらの合金などから選択可能である。 The catalyst component used in the anode catalyst layer is not particularly limited as long as it has a catalytic action for the oxidation reaction of hydrogen, and a known catalyst can be used. The catalyst component used in the cathode catalyst layer is not particularly limited as long as it has a catalytic action for the oxygen reduction reaction, and a known catalyst can be used. Specifically, it can be selected from metals such as platinum, ruthenium, iridium, rhodium, palladium, osmium, tungsten, lead, iron, chromium, cobalt, nickel, manganese, vanadium, molybdenum, gallium, aluminum, and alloys thereof. is there.
これらのうち、触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、例えば、白金を含むものが用いられる。上記した合金の組成は、合金化する金属の種類にもよるが、例えば、白金の含有量を30〜90原子%とし、白金と合金化する金属の含有量を10〜70原子%としてもよい。なお、合金とは、一般に金属元素に1種以上の金属元素または非金属元素を加えたものであって、金属的性質をもっているものの総称である。合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物または金属と非金属との化合物を形成しているものなどがあり、本実施形態においては、いずれであってもよい。この際、アノード触媒層に用いられる触媒成分およびカソード触媒層に用いられる触媒成分は、上記の中から適宜選択可能である。 Among these, in order to improve catalyst activity, poisoning resistance to carbon monoxide, etc., heat resistance, etc., for example, those containing platinum are used. The composition of the alloy described above depends on the type of metal to be alloyed. For example, the platinum content may be 30 to 90 atomic%, and the metal content to be alloyed with platinum may be 10 to 70 atomic%. . In general, an alloy is a generic term for a metal element having one or more metal elements or non-metal elements added and having metallic properties. The alloy structure consists of a eutectic alloy, which is a mixture of the component elements as separate crystals, a component element completely melted into a solid solution, and a component element composed of an intermetallic compound or a compound of a metal and a nonmetal. In the present embodiment, any may be used. At this time, the catalyst component used for the anode catalyst layer and the catalyst component used for the cathode catalyst layer can be appropriately selected from the above.
触媒成分の形状や大きさは、特に制限されず公知の触媒成分と同様の形状および大きさが採用可能である。触媒成分の形状は、例えば、粒状、鱗片状、層状などのものが使用できる。この際、触媒粒子の平均粒子径は、例えば、1〜30nm、1〜10nm、1〜5nm、2〜4nmなどである。触媒粒子の平均粒子径がこのような範囲内の値であると、電気化学反応が進行する有効電極面積に関連する触媒利用率と担持の簡便さとのバランスが適切となる。なお、触媒粒子の平均粒子径は、X線回折における触媒成分の回折ピークの半値幅より求められる結晶子径や、透過型電子顕微鏡(TEM)より調べられる触媒成分の粒子径の平均値として測定可能である。 The shape and size of the catalyst component are not particularly limited, and the same shape and size as known catalyst components can be employed. As the shape of the catalyst component, for example, a granular shape, a scale shape, a layer shape, or the like can be used. Under the present circumstances, the average particle diameter of a catalyst particle is 1-30 nm, 1-10 nm, 1-5 nm, 2-4 nm etc., for example. When the average particle diameter of the catalyst particles is within such a range, the balance between the catalyst utilization rate related to the effective electrode area where the electrochemical reaction proceeds and the ease of loading becomes appropriate. The average particle diameter of the catalyst particles is measured as the crystallite diameter obtained from the half-value width of the diffraction peak of the catalyst component in X-ray diffraction or the average value of the particle diameter of the catalyst component examined by a transmission electron microscope (TEM). Is possible.
導電性担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、および触媒成分と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。導電性担体としては、触媒粒子を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、集電体として十分な電子導電性を有しているものであればよく、例えば、主成分がカーボン(炭素原子)のものが用いられる。例えば、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。なお、カーボンを主成分とするものは、炭素原子のみからなるもの、または実質的に炭素原子からなるもの、の双方を含む。また、燃料電池の特性を向上させるために、炭素原子以外の元素が含まれていてもよい。なお、実質的に炭素原子からなる場合、2〜3重量%程度以下の不純物の混入が許容される。 The conductive carrier functions as a carrier for supporting the above-described catalyst component and an electron conduction path involved in the transfer of electrons between the catalyst component and another member. Any conductive carrier may be used as long as it has a specific surface area for supporting catalyst particles in a desired dispersed state and has sufficient electronic conductivity as a current collector. (Carbon atoms) are used. Examples thereof include carbon particles made of carbon black, activated carbon, coke, natural graphite, artificial graphite and the like. In addition, what has carbon as a main component includes both what consists only of a carbon atom, or what consists of a carbon atom substantially. Moreover, in order to improve the characteristic of a fuel cell, elements other than a carbon atom may be contained. In addition, when substantially consisting of carbon atoms, mixing of impurities of about 2 to 3% by weight or less is allowed.
導電性担体のBET比表面積は、触媒成分を高分散担持させるのに十分な比表面積であればよく、例えば、20〜1600m2/g、80〜1200m2/gである。比表面積が上記したような範囲であれば、導電性担体への触媒成分および高分子電解質が十分分散して十分な発電性能が得られ、また、触媒成分および高分子電解質を十分有効に利用することができる。また、導電性担体の大きさは、特に限定されないが、担持の容易さ、触媒利用率、電極触媒層の厚みを適切な範囲とするなどの観点から、平均粒子径が、例えば、5〜200nm、10〜100nm程度に設定される。
The BET specific surface area of the conductive carrier may be a specific surface area sufficient to carry the catalyst component in a highly dispersed manner, and is, for example, 20 to 1600
導電性担体に触媒成分が担持された電極触媒において、触媒成分の担持量は、電極触媒の全量に対して、例えば、10〜80重量%、30〜70重量%に設定される。触媒成分の担持量がこのような範囲内の値であると、触媒担体上での触媒成分の分散度と触媒性能とのバランスを適切となる。なお、触媒成分の担持量は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)によって調べることができる。 In the electrode catalyst in which the catalyst component is supported on the conductive support, the supported amount of the catalyst component is set to, for example, 10 to 80% by weight and 30 to 70% by weight with respect to the total amount of the electrode catalyst. When the supported amount of the catalyst component is within such a range, the balance between the degree of dispersion of the catalyst component on the catalyst carrier and the catalyst performance is appropriate. The amount of the catalyst component supported can be examined by inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP).
高分子電解質としては、例えば、上記したフッ素系高分子電解質膜や炭化水素系高分子電解質膜等を用いることができる。中でも、耐熱性、化学的安定性などに優れることから、フッ素原子を含むものが用いられる。例えば、ナフィオン(登録商標、デュポン社製)、アシプレックス(登録商標、旭化成株式会社製)、フレミオン(登録商標、旭硝子株式会社製)などのフッ素系電解質が用いられる。触媒層中の高分子電解質量の含有量は特に限定されるものではないが、電極触媒中のカーボンの量に対する高分子電解質量の比が例えば0.3〜1.2に設定される。 As the polymer electrolyte, for example, the above-described fluorine-based polymer electrolyte membrane or hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane can be used. Among them, those containing a fluorine atom are used because of excellent heat resistance, chemical stability, and the like. For example, fluorine-based electrolytes such as Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and the like are used. The content of the polymer electrolysis mass in the catalyst layer is not particularly limited, but the ratio of the polymer electrolysis mass to the amount of carbon in the electrode catalyst is set to 0.3 to 1.2, for example.
溶剤としては、特に制限されず、触媒層を形成するのに使用される通常の溶剤が同様に使用可能である。例えば、水、シクロヘキサノール、エタノール、1-プロパノール、2−プロパノール等の低級アルコールが使用できる。また、溶剤の使用量もまた、特に制限されず公知と同様の量が使用できる。触媒インクにおいて、電極触媒は、所望の作用、即ち、水素の酸化反応(アノード側)および酸素の還元反応(カソード側)を触媒する作用を十分発揮できる量であればいずれの量で使用されてもよい。電極触媒が、触媒インク中に、例えば、5〜30重量%、9〜20重量%となるように設定される。 It does not restrict | limit especially as a solvent, The normal solvent used for forming a catalyst layer can be used similarly. For example, lower alcohols such as water, cyclohexanol, ethanol, 1-propanol, and 2-propanol can be used. Further, the amount of the solvent used is not particularly limited, and a known amount can be used. In the catalyst ink, the electrocatalyst is used in any amount as long as it can sufficiently exert the desired action, that is, the action of catalyzing the hydrogen oxidation reaction (anode side) and the oxygen reduction reaction (cathode side). Also good. An electrode catalyst is set so that it may become 5 to 30 weight% and 9 to 20 weight% in catalyst ink, for example.
次に、積層膜4の製造方法について、システム1の動作とともに図面を参照して説明する。ただし、以下の説明は一例であって、製造方法を限定するものではない。図8は、積層膜4の製造方法を示すフローチャートである。図9及び図10は、システム1の動作を示す図である。なお、図8のフローチャートに沿って説明しつつ、図3や、図9及び図10を適宜参照する。
Next, the manufacturing method of the
先ず、第1機能層2を含むシート5Aを準備する。シート5Aの作成は任意の方法が適用可能である。シート5Aは、例えば、図3に示すように、ロール状に巻かれたロール体R1として準備される。次に、図8に示すように、シート5の一部領域を囲むように枠部6を形成する(ステップS1)。枠形成ユニット8は、上記のように、例えば、保管ユニット11から枠部6が供給され、シート5Aから切断されたシート5に枠部6を形成する。枠部6付きのシート5は、例えば、保管ユニット12に搬送されて保管される。
First, a
次に、図8に示すように、シート5を保持部28により保持する(ステップS2)。シート5の保持は、図9(A)に示すように、チャンバ部70の蓋部73を開いて保持部開放位置に配置させ、シート5を吸着部38の上のシート部材46の上に載置し、吸着用吸引部40を駆動してシート5を吸引することにより行う。これにより、シート5は保持部28に保持される。このとき、塗布ユニット9は、退避位置P2に位置している。
Next, as shown in FIG. 8, the
なお、シート5を保持部28に載置する作業は、作業者が手作業で搬送してもよく、また各種搬送装置によって行ってもよい。また、吸着用吸引部40の駆動タイミングは、シート5をシート部材46に載置した後、または載置する前のいずれであってもよい。シート5をシート部材46に載置する前に吸着用吸引部40を駆動する場合、載置中は吸引力を弱く設定し、載置が完了した後に強く吸引するなど、多段階で吸引力を変化させてもよい。載置中に弱く吸引することにより、シート5の載置を容易にすることが可能となる。このような吸着用吸引部40の吸引力の変化は、不図示の制御装置により制御してもよく、また作業者によりマニュアル操作してもよい。なお、ステップS2を行うか否かは任意であり、ステップS2は行わなくてもよい。
In addition, the operation | work which mounts the sheet |
次に、図8に示すように、塗布部29によってシート5に液体7を塗布する(ステップS3)。なお、塗布に先だって、ノズル53をノズル浸漬部66及び予備吐出部67によってメンテナンスを行ってもよい。塗布部29は、塗布部駆動部61(図4参照)を駆動することにより−Y方向移動に移動し、退避位置P2から対向位置P1の+Y側に配置される。対向位置P1の+Y側の位置は、例えば、枠部6の内側におけるシート5の+Y側に対向する位置である。続いて、不図示の駆動部を駆動してノズル53のZ位置が調整される。ノズル53のZ位置は、吐出口60とシート5との間隔が所定の間隔となるように設定される。なお、塗布部29が退避位置P2から対向位置P1に移動する間に、ノズル53のZ位置を移動してもよい。
Next, as shown in FIG. 8, the
続いて、図9(B)に示すように、塗布部駆動部61を駆動して、塗布部29を−Y方向に移動させる。このとき、ノズル53の吐出口60から液体7を吐出し、ノズル53がシート5の−Y側の所定位置に達した段階(塗布部29が対向位置P1の−Y側に達した段階)でノズル53から液体7の吐出を停止する。これにより、シート5上の枠部6で囲まれた領域に液体7が塗布される。シート5は、枠部6によって広がった状態で維持されているため、液体7をムラなく適切に塗布することができる。
Subsequently, as illustrated in FIG. 9B, the application
ノズル53から液体7を吐出するタイミングは、例えば、塗布部29が一定速度でY方向に移動している段階で液体7の吐出を行ってもよい。すなわち、塗布部29が−Y方向に移動を開始した際、加速中は液体7を吐出せず、ほぼ一定速度となってから液体7の吐出を開始してもよい。例えば単位時間あたりの液体7の吐出量を一定に制御した場合、シート5に対するノズル53の相対速度が変化すると、シート5の単位面積当たりの塗布量が変化してムラが生じてしまう。従って、塗布部29がほぼ一定速度になってから液体7の吐出を開始することにより、シート5上において液体7のムラ、例えば塗布ムラ、乾燥ムラ等が生じるのを抑制でき、膜厚均一性の良好な膜を形成することができる。
For example, the
次に、図8に示すように、塗布部29は、塗布部駆動部61を駆動することにより+Y方向移動に移動し、チャンバ部70の外側に退避する(ステップS4)。塗布部29は、図10(A)に示すように、対向位置P1から退避位置P2に移動することにより、保持部28から離れ、チャンバ部70の外側に退避する。なお、このステップS4においても、吸着用吸引部40によりシート5の吸引は継続している。また、塗布部29を退避している間に、ノズル53から液体7が漏れ落ちないように、ノズル53の吐出口60付近の液体7をノズル53内に吸引させてもよい。なお、ステップS4を行うか否かは任意であり、ステップS4は行わなくてもよい。
Next, as shown in FIG. 8, the
次に、図8に示すように、液体7が塗布されたシート5を含んだ空間68をチャンバ部70により形成する(ステップS5)。蓋部73は、図10(B)に示すように、蓋部駆動部75を駆動して、保持部開放位置から空間形成位置に回転することによりベース部72と密着し、密閉した空間68を形成する。この空間68には、保持部28に保持された状態で液体7が塗布されたシート5が含まれる。なお、蓋部駆動部75により蓋部73を保持部開放位置から回転させるタイミングは、塗布部29が退避位置P2に移動した後でもよいし、塗布部29が対向位置P1から退避位置P2に移動中でもよい。
Next, as shown in FIG. 8, a
次に、図8に示すように、吸引部71を駆動することにより空間68内を吸引して減圧する(ステップS6)。空間68の減圧は、図10(B)に示すように、空間68が形成された後、吸引部71を駆動することにより行われる。空間68の減圧により、液体7が乾燥し、シート5上において第2機能層3が形成される。液体7を減圧乾燥するので、多孔質形状の第2機能層3を形成でき、第2機能層3の比表面積を大きくすることができる。また、チャンバ部70の空間68は、保持部28を覆った小さな空間であるため、空間68を減圧する時間を短縮できる。なお、吸引部71による減圧の際、吸着用吸引部40によるシート5の吸引力が、空間68内に対する吸引力より大きく設定されてもよい。これにより、空間68を減圧したときでもシート5を確実に保持部28保持することができる。なお、シート5の吸引力を空間68内に対する吸引力より大きくするか否かは任意である。
Next, as shown in FIG. 8, the interior of the
また、ステップS6において、液体7の減圧乾燥を行う際又は減圧乾燥を行った後に、加熱部47によりシート5を所定の温度で加熱してもよい。これにより、液体7の乾燥時間を短縮することができる。また、加熱部47によるシート5の加熱は、上記したステップS3において液体7の塗布中または塗布後に開始してもよい。また、加熱部47によるシート5の加熱温度は、例えば液体7の乾燥の進行に合わせて変化させてもよい。なお、加熱部47によりシート5を加熱するか否かは任意である。
In step S6, the
液体7が減圧乾燥されて第2機能層3が形成された後、吸引部71の駆動が停止され、さらに蓋部駆動部75により蓋部73が保持部開放位置まで回転して保持部28を開放する。なお、第2機能層3が形成されたか否かは、蓋部73の窓部73aから作業者が目視にて確認してもよく、また予め設定された時間経過をもって判断してもよい。また、吸引部71の駆動を停止した後、空間68内に、シート5や第2機能層3に対して不活性なガス(例えば窒素ガスやアルゴンガスなど)を供給して空間68をパージしてもよい。また、空間68を減圧した状態から開放する際、例えば、シート5の一部(例えば枠部6の部分など)をフック等により吸着部38に弾性的に押し付けるようにしてもよい。これにより、シート5(積層膜4)は、例えば空間68を大気開放したときでも吸着部38の吸引とフック等により確実に保持され、吸着部38から剥がれることを防止できる。続いて、吸着用吸引部40の駆動が停止されることにより、積層膜4を取り出すことが可能となる。なお、積層膜4の取り出しは、作業者による手作業の他に各種搬送装置が使用されてもよい。また、取り出した積層膜4は、例えば、保管ユニット13に搬送されて保管されてもよい。以上のステップにより、シート5(第1機能層2)上に第2機能層3を積層した積層膜4が完成する。
After the
なお、シート5の両面に第2機能層3を形成させる場合、先ず、シート5の一方の面に第2機能層3を形成した後、シート5の他方の面を上面として再度保持部28に吸着させ、上記と同様の手順により他方の面に第2機能層3を形成することよりシート5の両面に第2機能層3を持った積層膜4を形成することができる。なお、シート5の両面に液体7を塗布する場合、片面ごとに液体7の成分を変え、異なる第2機能層3を形成してもよい。
In addition, when forming the 2nd
また、上記したステップS2〜ステップS6を繰り返すことにより、第2機能層3を多層にしてもよい。この場合、同一の液体7を用いて第2機能層3を多層にしてもよく、異なる液体7を用いて第2機能層3を多層にしてもよい。同一の液体7を用いる場合は、同一材料による第2機能層3の厚さを容易に厚くすることができる。また、異なる液体7を用いる場合は、複数材料が積層された状態の第2機能層3を容易に形成することができる。
Further, the second
このように、本実施形態によれば、枠形成ユニット8によってシート5に予め枠部6を形成するので、その後の液体7の塗布や減圧乾燥においてシート5の変形を抑制し、適切な積層膜4を効率よく製造できる。また、シート5に液体7を塗布した後、シート5を搬送することなく液体7の減圧乾燥を行うので、シート5が液体7中の水分を吸収して皺やゆがみ等の変形が生じるのを抑制し、変形等が少ない積層膜4を形成することができる。また、液体7の塗布後から短時間で減圧乾燥を行うので、多孔質形状の第2機能層3を形成することができる。これにより、第2機能層3の比表面積を大きくすることができ、第2機能層3の活性を高くすることができる。また、液体7の塗布から乾燥開始までの時間が短いので、液体7として塗布から乾燥までに短い時間が要求される材料を使用することができる。また、製造された積層膜4は、枠部6により剛性が向上しており、その後の搬送や組み立てなどのハンドリング性を向上させることができる。
Thus, according to this embodiment, since the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態において、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、第1実施形態において説明した事項のうち、第2実施形態に適用可能なものは全て第2実施形態で適用してもよい。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the first embodiment, all items applicable to the second embodiment may be applied in the second embodiment.
図11は、第2実施形態に係るシステム100における減圧乾燥ユニット110を示す図である。本実施形態では、減圧乾燥ユニット110が第1実施形態と異なっている。減圧乾燥ユニット110は、吸引部171と、調整部172と、を備える。吸引部171は、第1実施形態と同様、例えば、所定の吸引力を発生する真空ポンプ等、任意のポンプが適用可能である。また、吸引部171による吸着力の大きさや駆動タイミングは、不図示の制御装置により制御されてもよく、また作業者によりマニュアル操作されてもよい。吸引部171は、調整部172を介してチューブ等の管状部材により吸着部38及び空間68の双方にそれぞれ接続される。
FIG. 11 is a diagram illustrating the reduced-
調整部172は、吸引部171による吸引を、吸着部38の吸引と、空間68の吸引とに振り分けて、それぞれ調整を行う。調整部172は、例えば、ガス流量を制御可能な真空バルブが用いられる。調整部172は、例えば、吸着部38に対する吸引力が、空間68に対する吸引力より大きくなるように調整する。なお、調整部172は、吸引部171と別に形成されることに限定されず、吸引部171の一部として形成されてもよい。また、調整部172による調整は、不図示の制御装置により制御してもよく、また作業者によりマニュアル操作してもよい。
The adjusting
以上のように、本実施形態によれば、1台の吸引部171によって吸着部38の吸引及び空間68の吸引の双方を行うため、第1実施形態のように吸着用吸引部40が不要となる。これにより、吸引部(例えば真空ポンプ)の数を減らすことができ、装置コストを低減することができる。また、調整部172を操作することにより、吸着部38の吸引力と、空間68の吸引力とを容易に調整することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第3実施形態に適用可能なものは全て第3実施形態で適用してもよい。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiment, all items applicable to the third embodiment may be applied in the third embodiment.
図12は、第3実施形態に係るシステム200における塗布ユニット209及び減圧乾燥ユニット210を示す図である。本実施形態では、塗布ユニット209及び減圧乾燥ユニット210が第1実施形態と異なっている。図12に示すように、塗布ユニット209は、第1保持部228Aと、第2保持部228Bと、塗布部229と、を備える。減圧乾燥ユニット210は、チャンバ部270を備える。複数の保持部228A、228B、塗布部229、及びチャンバ部270は、メインフレーム230により支持される。メインフレーム230は、図4に示すメインフレーム30に対して、Y方向に長く形成される点を除いて、メインフレーム30と同様である。
FIG. 12 is a diagram illustrating the
第1保持部228A及び第2保持部228Bは、それぞれ図1に示す保持部28と同様の構成である。第1保持部228A及び第2保持部228Bは、チャンバ部270のベース部272上にY方向に並んで配置される。第1保持部228A及び第2保持部228Bは、それぞれ第1吸着用吸引部240A、第2吸着用吸引部240Bと接続される。第1吸着用吸引部240A及び第2吸着用吸引部240Bは、それぞれ図1に示す吸着用吸引部40と同様の構成である。第1吸着用吸引部240A及び第2吸着用吸引部240Bは、別に配置することに限定されず、例えば1台の吸着用吸引部240A(または吸着用吸引部240B)を用いて複数の吸着部38の吸引を行ってもよい。
The
塗布部229は、第1保持部228A及び第2保持部228Bのそれぞれに保持されたシート5に対して液体7を塗布するようにY方向に移動可能である。これに伴い、対向位置P1の範囲も第1実施形態よりY方向に長くなっている。塗布部駆動部261は、塗布部229のY方向の移動を確保するため、第1実施形態のベルト64よりY方向に長いベルト264が使用される。なお、塗布部229の他の構成は、図1に示す塗布部29と同様である。ノズル53をメンテナンスするノズル浸漬部66及び予備吐出部67は、第1保持部228Aの+Y側に配置される。
The
チャンバ部270は、第1保持部228A及び第2保持部228Bを支持するベース部272と、第1保持部228A及び第2保持部228Bを含む空間268を形成可能な蓋部273と、を備える。蓋部273は、不図示の駆動装置により、第1保持部228A等を開放した保持部開放位置と、空間268を形成した空間形成位置と、を移動可能に形成される。蓋部273は、第1実施形態の蓋部73と同様に、ヒンジ部74によって回転可能に形成されてもよい。空間268は、吸引部71に接続され、吸引部71による吸引により減圧可能である。なお、チャンバ部270は、第1保持部228A及び第2保持部228Bの双方を含んだ空間268を形成することに代えて、第1保持部228A及び第2保持部228Bのそれぞれに対して個別に空間を形成してもよい。
The
以上のように、本実施形態によれば、第1保持部228A及び第2保持部228Bに保持された複数のシート5に対して、1つの塗布部229で液体7を塗布することができる。さらに、液体7を塗布した複数のシート5に対して1つの空間268を減圧することでまとめて乾燥させるので、積層膜4を効率よく製造することができる。なお、図12では2つの第1保持部228A及び第2保持部228Bを使用するが、3つ以上の保持部が配置されてもよい。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施形態において、第1保持部228A及び第2保持部228Bの双方でシート5の一方の面に液体7を塗布する使用形態の他に、第1保持部228Aによりシート5の一方の面に液体7を塗布し、次いで、第2保持部228Bによりシート5の他方の面に液体7を塗布する使用形態であってもよい。このとき、第1保持部228Aから第2保持部228Bへのシート5の搬送は、作業者が手作業で行ってもよく、また各種搬送装置によって行ってもよい。
In the present embodiment, in addition to the usage mode in which the
[第4実施形態]
次に、第4実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第4実施形態に適用可能なものは全て第4実施形態で適用してもよい。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiment, all items applicable to the fourth embodiment may be applied in the fourth embodiment.
図13は、第4実施形態に係るシステム300における塗布ユニット309及び減圧乾燥ユニット210を示す図である。本実施形態では、塗布ユニット309及び減圧乾燥ユニット210が第1実施形態と異なっている。塗布ユニット309の第1保持部228A及び第2保持部228B、並びに減圧乾燥ユニット210は、上記した第3実施形態に示すものと同様である。図13に示すように、塗布ユニット309は、第1塗布部329A及び第2塗布部329Bを備える。複数の保持部228A、228B、第1塗布部329A及び第2塗布部329B、及びチャンバ部270は、メインフレーム330により支持される。メインフレーム330は、図1や図12に示すメインフレーム30、230に対して、Y方向に長く形成される点を除いて、メインフレーム30、230と同様である。
FIG. 13 is a diagram illustrating the
第1塗布部329Aは、第1保持部228Aに保持されたシート5を塗布するのに使用される。第1塗布部329Aは、第1実施形態の塗布部29と同様の構成である。第1塗布部329Aの退避位置P2Aは、第1保持部228Aの+Y側に設定される。第1塗布部329Aのノズル53をメンテナンスするノズル浸漬部366A及び予備吐出部367Aは、第1保持部228Aの+Y側に配置される。第1塗布部329Aは、退避位置P2Aから−Y方向に移動して対向位置P1Aに配置可能である。第1塗布部329Aの移動は、第1塗布部駆動部361Aにより行う。第1塗布部駆動部361Aは、駆動ローラ362Aと、従動ローラ363Aと、ベルト364Aと、を備える。第1塗布部駆動部361Aは、第1実施形態の塗布部駆動部61の構成とほぼ同様である。
The first application unit 329A is used to apply the
第2塗布部329Bは、第2保持部228Bに保持されたシート5を塗布するのに使用される。第2塗布部329Bは、第1実施形態の塗布部29と同様の構成である。第2塗布部329Bの退避位置P2Bは、第2保持部228Bの−Y側に設定される。第2塗布部329Bのノズル53をメンテナンスするノズル浸漬部366B及び予備吐出部367Bは、第2保持部228Bの−Y側に配置される。第2塗布部329Bは、退避位置P2Bから+Y方向に移動して対向位置P1Bに配置可能である。第2塗布部329Bの移動は、第2塗布部駆動部361Bにより行う。第2塗布部駆動部361Bは、駆動ローラ362Bと、従動ローラ363Bと、ベルト364Bと、を備える。第2塗布部駆動部361Bは、第1実施形態の塗布部駆動部61の構成とほぼ同様である。
The second application unit 329B is used to apply the
以上のように、本実施形態によれば、第1保持部228A及び第2保持部228Bに保持された複数のシート5に対して、それぞれ第1塗布部329A及び第2塗布部329Bで液体7を塗布するので、塗布時間を短縮できる。さらに、複数のシート5に対して1つの空間268により減圧乾燥するので、積層膜4を効率よく製造することができる。なお、図13では2つの第1保持部228A及び第2保持部228Bを使用するが、3つ以上の保持部が配置され、保持部ごとに塗布部が配置されてもよい。
As described above, according to this embodiment, the
また、本実施形態において、第3実施形態と同様、第1保持部228A及び第2保持部228Bの双方でシート5の一方の面に液体7を塗布する使用形態の他に、第1保持部228Aによりシート5の一方の面に液体7を塗布し、次いで、第2保持部228Bによりシート5の他方の面に液体7を塗布する使用形態であってもよい。このとき、第1保持部228Aから第2保持部228Bへのシート5の搬送は、作業者が手作業で行ってもよく、また各種搬送装置によって行ってもよい。
In the present embodiment, as in the third embodiment, in addition to the usage mode in which the
また、本実施形態において、第1塗布部329A及び第2塗布部329Bは、同一の液体7を塗布してもよく、また異なる液体7を塗布してもよい。この場合、第1塗布部329Aによりシート5の一方の面に所定の液体7を塗布し、さらに、第2塗布部329Bによりシート5の他方の面に異なる液体7を塗布してもよい。これにより、シート5の一方の面と他方の面とで異なる第2機能層3を形成することができる。
In the present embodiment, the first application unit 329A and the second application unit 329B may apply the
[第5実施形態]
次に、第5実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第5実施形態に適用可能なものは全て第5実施形態で適用してもよい。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiment, all items applicable to the fifth embodiment may be applied in the fifth embodiment.
図14は、第5実施形態に係るシステム400の一例を示す図である。システム400は、シート5の両面に第2機能層3を形成した積層膜(機能膜)4Aを製造する。システム400は、図14に示すように、第1塗布ユニット409Aと、第2塗布ユニット409Bと、第1減圧乾燥ユニット410Aと、第2減圧乾燥ユニット410Bと、反転部412と、保管ユニット12、13と、を備える。第1塗布ユニット409Aは、第1保持部428Aと、第1塗布部429Aと、を備える。第2塗布ユニット409Bは、第2保持部428Bと、第2塗布部429Bと、を備える。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a
第1保持部428A及び第2保持部428Bは、それぞれ第1実施形態の保持部28と同様の構成である。第1塗布部329A及び第2塗布部429Bは、それぞれ第1実施形態の塗布部29と同様の構成である。第1減圧乾燥ユニット410Aは、第1塗布ユニット409Aに対応して配置される。第2減圧乾燥ユニット410Bは、第2塗布ユニット409Bに対応して配置される。第1減圧乾燥ユニット410A及び第2減圧乾燥ユニット410Bは、それぞれ第1実施形態の減圧乾燥ユニット10と同様の構成である。第1塗布ユニット409Aは、例えば、保管ユニット12から、枠部6を備えるシート5が搬送される。第2塗布ユニット409Bは、後述する反転部412から、シート5の一方の面に第2機能層3が形成された積層膜4が搬送される。
The
第1塗布ユニット409Aは、保管ユニット12から搬送されたシート5に対して液体7を塗布する。第1塗布ユニット409Aは、例えば、枠部6が形成されたシート5の面に対して液体7を塗布するが、これに限定されず、枠部6が形成されたシート5の他方の面に対して液体7を塗布してもよい。なお、第1塗布ユニット409Aによるシート5への液体7の塗布や、第1減圧乾燥ユニット410Aによる液体7の減圧乾燥については、上記した実施形態と同様である。第1塗布ユニット409Aは、シート5の一方の面に第2機能層3が形成された積層膜4を、不図示の搬送装置等により反転部412に搬送する。なお、反転部412への搬送は、作業者による手作業で行ってもよい。
The
反転部412は、第1塗布ユニット409Aから搬送された積層膜4を反転させる。これにより、第2機能層3を上方に向けた積層膜4は、第2機能層3を下方に向けた状態となる。反転部412は、積層膜4を反転させる任意の機構が用いられ、例えば、積層膜4の一部をロボットアームやマニュピレータ等で保持し、ロボットアーム等を駆動することにより積層膜4の反転を行ってもよい。反転した積層膜4は、不図示の搬送装置によって第2塗布ユニット409Bに搬送される。上記したように、ロボットアーム等により積層膜4を反転させる場合は、そのままロボットアーム等により第2塗布ユニット409Bに積層膜4を搬送してもよい。また、反転部412を備えるか否かは任意であり、反転部412はなくてもよい。例えば、作業者が手作業で積層膜4を反転させてもよい。
The
第2塗布ユニット409Bは、反転部412から搬送されたシート5に対して液体7を塗布する。第2塗布ユニット409Bは、第2機能層3が形成されていないシート5上に液体7を塗布する。第2保持部428Bは、積層膜4を保持する際に、第2機能層3を吸着(吸引)することは避けて、枠部6を吸着させてもよい。これにより、積層膜4を保持する際に第2機能層3の破損を防止できる。なお、第2塗布ユニット409Bによるシート5への液体7の塗布や、第2減圧乾燥ユニット410Bによる液体7の減圧乾燥については、上記した実施形態と同様である。第2塗布ユニット409Aは、シート5の両面に第2機能層3が形成された積層膜4Aを、不図示の搬送装置等により保管ユニット13に搬送する。なお、保管ユニット13への搬送は、作業者による手作業で行ってもよい。
The second application unit 409 </ b> B applies the liquid 7 to the
次に、シート5の両面に第2機能層3が形成された積層膜4Aの製造方法について、図面を参照して説明する。ただし、以下の説明は一例であって、製造方法を限定するものではない。図15は、積層膜4Aの製造方法を示すフローチャートである。なお、図15の説明において、図14を適宜参照して行う。また、本製造方法は、図8に示すステップS1〜S6を含む。
Next, a manufacturing method of the
図15に示すように、図8のステップS6によりシート5の一方の面に第2機能層3が形成された後、反転部412によって積層膜4(シート5)を反転させて、第2塗布ユニット409Bによりシート5上に液体7を塗布する(ステップS11)。ステップS1〜S6により製造した積層膜4は、第2機能層3が上方に向いている。反転部412は、この積層膜4を反転させることにより、第2機能層3を下方に向け、第2機能層3が形成されていない面を上方に向けて積層膜4を第2塗布ユニット409Bに供給する。
As shown in FIG. 15, after the second
第2塗布ユニット409Bは、反転した積層膜4を第2保持部428Bで保持し、第2塗布部429Bにより液体7を塗布する。第2保持部428Bが積層膜4を吸引して保持する場合、その吸引力は、第1塗布ユニット409Aの第1保持部428Aによる吸引力と同一であってもよく、また、例えば第1保持部428Aより小さいまたは大きい吸引力にするなど、互いに異なってもよい。なお、第2保持部428Bにより積層膜4を保持するか否かは任意である。また、第2塗布ユニット409Bにより塗布する液体7は、第1塗布ユニット409Aによりとする液体7と同一であってもよく、また異なってもよい。
The
次に、第2塗布部429Bは、チャンバ部70(図4等参照)の外側に退避する(ステップS12)。このステップS12は、図8に示すステップS4と同様である。次に、第2減圧乾燥ユニット410Bのチャンバ部70により、液体7を塗布後の積層膜4を含んだ空間68を形成する(ステップS13)。このステップS13は、図8に示すステップS5と同様である。続いて、吸引部71を駆動することにより、空間68内を吸引して減圧する(ステップS14)。このステップS14は、図8に示すステップS6と同様である。これにより、シート5の両面に第2機能層3が形成された積層膜4Aが完成する。
Next, the
なお、第2減圧乾燥ユニット410Bによる空間68内を吸引力は、第1減圧乾燥ユニット410Aによる空間68内の吸引力と同一でもよく、また、第1減圧乾燥ユニット410Aに対して大きくまたは小さくするなど、異なってもよい。また、第1減圧乾燥ユニット410Aでは、塗布された液体7の一部を減圧乾燥させ、第2減圧乾燥ユニット410Bにおいて新たに塗布された液体7とともに残りを減圧乾燥させてもよい。
The suction force in the
また、第1塗布ユニット409A及び第2塗布ユニット409Bにおいて、液体7を塗布する際や、塗布した後、第1減圧乾燥ユニット410A及び第2減圧乾燥ユニット410Bにおいて、空間68内で減圧乾燥を行う際又は減圧乾燥の後に、積層膜4、4Aを加熱部47(図6(A)参照)により所定の温度で加熱してもよい。これにより、液体7の乾燥時間を短縮することができる。なお、積層膜4、4Aを加熱するか否かは任意である。
In addition, when applying the
このように、本実施形態によれば、シート5におけるシート5の両面に第2機能層3が形成された積層膜4Aを効率よく製造することができる。また、システム400は、第1塗布ユニット409A及び第2塗布ユニット409Bのそれぞれに対応した、第1減圧乾燥ユニット410A、第2減圧乾燥ユニット410Bを備えるため、液体7の塗布後の減圧乾燥を効率よく行うことができ、高品質な積層膜4Aを効率よく製造することができる。また、第1実施形態と同様、液体7の塗布から減圧乾燥までを短時間で行うので、多孔質形状の第2機能層3を持った積層膜4Aを製造することができる。
Thus, according to this embodiment, the
[第6実施形態]
次に、第6実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第6実施形態に適用可能なものは全て第6実施形態で適用してもよい。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiments, all those applicable to the sixth embodiment may be applied in the sixth embodiment.
図16及び図17は、第6実施形態に係るシステム500の一例を示す図である。図16(A)は+Z方向から見た平面図、図16(B)は+Z方向から見た他の例の平面図である。図17は、図16(A)に示すシステム500を−Y方向から見た側面図である。システム500は、長尺のシート5Aに枠部6を形成し、枚葉のシート5ごとに切断しない状態で、枠部6ごとに液体7を塗布する。システム500は、枠形成ユニット508と、塗布ユニット509と、減圧乾燥ユニット510と、切断ユニット511と、を備える。
16 and 17 are diagrams illustrating an example of a
システム500は、長尺のシート5Aがロール状に巻かれたロール体R1として供給される。ロール体R1は、軸部に回転可能に設置され、例えば、シート5Aを挟んだ一対の駆動ローラによってシート5Aが引き出される。なお、ロール体R1は、不図示の駆動装置により回転し、シート5Aが引き出されることに同期してシート5Aを+X方向に送り出してもよい。この場合、ロール体R1を回転させるタイミング及び回転量(シート5Aの移送タイミング及び移送量)は、不図示の制御装置によって制御してもよく、作業者のマニュアル操作によって行ってもよい。また、長尺のシート5AのX方向の長さや幅(Y方向の長さ)は、特に制限されず、任意のものを用いることができる。
The
枠形成ユニット508は、図16(A)及び図17に示すように、ロール体R1から引き出されたシート5Aに枠部6を形成する。枠形成ユニット508は、例えば、上記した第1実施形態の枠形成ユニット8と同様に、シート5Aの一部に枠部6を接着する構成等が適用される。枠形成ユニット508は、例えば、保管ユニット11から不図示の搬送装置により供給される枠部6をシート5Aの一部に接着する。シート5Aのうち、枠部6で囲まれた部分は広がった状態で維持される。枠形成ユニット508による枠部6の形成は、シート5Aに対してX方向に所定間隔で行われる。
As shown in FIGS. 16A and 17, the
なお、枠部6が長方形である場合、シート5Aに対して枠部6を形成する方向は、図16(A)に示すような、枠部6の長手方向がY方向になるように形成することに限定されない。例えば、図16(B)に示すように、枠部6は、X方向に延びるシート5Aに対して、枠部6の長手方向がX方向となるように形成されてもよい。また、本実施形態では、枠部6をシート5Aの一方の面に形成しているが、シート5Aの両面に枠部6を形成してもよい。また、シート5Aに枠部6を形成する手法は第1実施形態の枠形成ユニット8と同様である。
In addition, when the
枠部6が形成されたシート5Aは切断されずに塗布ユニット509に移送される。塗布ユニット509は、保持部528と、塗布部529と、を備える。保持部528は、シート5Aの裏面の一部を保持する。保持部528は、第1実施形態の保持部28と同様に、シート5A及び枠部6の少なくとも一方を吸着用吸引部40で吸引することにより保持する。なお、保持部528とシート5Aとの間に、図3に示すようなシート部材46が配置されてもよい。なお、シート5Aを吸引により保持するか否かは任意である。
The
保持部528の−X側及び+X側のそれぞれには、ローラ514、515が設けられ、長尺のシート5Aを案内する。ローラ514、515の高さは任意に設定可能であるが、例えば、保持部528とともにシート5Aをほぼ水平に移送する高さに設定される。また、ローラ514、515に加えて他のローラを配置してもよい。また、ローラ514、515を配置するか否かは任意である。
塗布部529は、保持部528に保持されたシート5Aに液体7を塗布する。塗布部529は、図1に示す塗布部29と同様である。塗布部529は、シート5Aの移送方向と直交するY方向に移動可能に形成される。塗布部529は、保持部528に保持されたシート5Aに対して液体7を塗布可能な対向位置P501と、保持部528の+Y側に設定された退避位置P502との間を移動可能である。なお、退避位置P502は、保持部528の−Y側に設定されてもよい。また、塗布部529のノズル53をメンテナンスするノズル浸漬部66及び予備吐出部67(図4及び図5参照)は、保持部528の+Y側または−Y側に配置されてもよい。
The
減圧乾燥ユニット510は、空間568を形成可能なチャンバ部570を備え、かつ空間568を減圧して液体7を乾燥させる吸引部71を備える。チャンバ部570は、蓋部573を備える。蓋部573は、空間568を形成する空間形成位置と、シート5Aに対して塗布部529により液体7を塗布可能な保持部開放位置との間をZ方向に移動可能に形成される。蓋部573の移動は、不図示の駆動装置により行ってもよく、作業者が行ってもよい。蓋部573の移動を駆動装置で行う場合、移動のタイミング等は、不図示の制御装置により制御してもよく、または作業者がマニュアル操作により行ってもよい。
The
蓋部573が空間形成位置にある場合、蓋部573の下端は、保持部528の上面と密着する。このとき、シート5Aにおいて液体7の塗布領域から延びる両側は、蓋部573と保持部528とで挟まれた状態となる。すなわち、空間568を形成した状態では、シート5Aは蓋部573によって保持された状態となる。なお、蓋部573の下端に弾性部材が取り付けられてもよい。これにより、シート5Aを挟んだ場合でも、密閉した空間568を形成することができる。なお、空間568内が吸引部71により減圧される点は、第1実施形態と同様である。また、蓋部573は、Z方向に移動することに限定されず、例えば、第1実施形態のようにヒンジ部74を用いて、例えばX方向を軸として回転可能に形成されてもよい。
When the
切断ユニット511は、図16及び図17に示すように、減圧乾燥ユニット510から送られた積層膜4B(シート5A)を枠部6が形成された部分ごとに切断する。これにより、長尺の積層膜4Bは、枠部6ごとに切断された枚葉の積層膜4となる。切断ユニット511は、塗布ユニット509及び減圧乾燥ユニット510の+X側に配置される。切断ユニット511は、第1保持部520と、カット台521と、第2保持部522と、可動ホルダ523と、切断部524と、を備える。切断ユニット511の動作は、不図示の制御装置が制御してもよく、全部または一部の動作について作業者がマニュアル操作を行ってもよい。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
なお、第1保持部520、カット台521、第2保持部522、可動ホルダ523、及び切断部524は、それぞれ、図2に示す枠形成ユニット8の、第1保持部20、カット台21、第2保持部22、可動ホルダ23、切断部24と同様である。切断ユニット511の動作は次のとおりである。先ず、積層膜4Bの+X端部が第1保持部520に保持された状態で、可動ホルダ523のホルダ527で積層膜4Bの+X側の端部を保持する。続いて、第1保持部520による積層膜4Bの保持を停止した後、可動ホルダ23のロッド526を+X方向に所定量移動させ、第2保持部22により積層膜4Bを保持する。続いて、カット台521上において切断部524が−Y方向に移動して積層膜4Bを切断する。続いて、切断された積層膜4を可動ホルダ523で保持し、第2保持部22による保持を停止した後に可動ホルダ523を+X方向に移動させることにより積層膜4が搬送される。
In addition, the 1st holding |
積層膜4は、切断ユニット511から例えば保管ユニット13(図1参照)に搬送される。保管ユニット13への搬送は、可動ホルダ523で行ってもよく、また、不図示の搬送装置や、作業者による手作業で行ってもよい。なお、カット台521及び第2保持部522は、図4に示すカット台21及び第2保持部22と同様に、Z方向に移動可能であってもよい。切断ユニット511は、枠部6が形成された部分ごとに積層膜4B切断するものであれば、任意のものを適用できる。また、切断ユニット511を備えるか否かは任意であり、切断ユニット511はなくてもよい。切断ユニット511がない場合、例えば、減圧乾燥ユニット510から送られる長尺の積層膜4Bを折りたたんで保管ユニット13に保管してもよく、また、長尺の積層膜4Bを他の装置等(例えば燃料電池の組み立て装置など)に供給して、適宜積層膜4ごとに切断してもよい。
The
次に、システム500を用いた積層膜4の製造方法について説明する。図18は、積層膜4の製造方法の他の例を示すフローチャートである。図19(A)は、保持部528及び塗布部529の一例を示す斜視図、(B)は保持部28及び塗布部529の他の例を示す斜視図である。図20は、チャンバ部570の一例を示し、(A)は斜視図、(B)は−Y方向から見た側面図である。なお、図18のフローチャートに沿って説明しつつ、図19〜図20を適宜参照する。
Next, a method for manufacturing the
先ず、ロール体R1からシート5Aの始端が+X方向に引き出されて、図18に示すように、枠形成ユニット508によりシート5Aの一部領域を囲むように枠部6が形成される(ステップS21)。シート5Aは、不図示の駆動ローラとうにより+X方向に移送されてもよい。シート5Aのうち、枠部6で囲まれた部分は、枠部6によって広がった状態が維持される。なお、枠部6は、シート5AのX方向に沿って所定間隔で形成されるが、この間隔は任意に設定可能である。
First, the starting end of the
次に、図18に示すように、シート5Aを保持部528により保持する(ステップS22)。枠部6が形成されたシート5Aの一部は、保持部528に吸着されて保持される。シート5Aの吸着は、後述する塗布部529による液体7の塗布後まで行ってもよく、また、空間568の減圧の終了後まで行ってもよい。なお、ステップS22により、シート5Aを保持部528で保持するか否かは任意である。
Next, as shown in FIG. 18, the
次に、図18に示すように、シート5Aの少なくとも一方の面に、第2機能層3を形成するための液体7を塗布部529により塗布する(ステップS23)。このステップS23は、塗布部529が退避位置P502から対向位置P501(図16参照)に移動し、図19(A)に示すように、塗布部529がY方向に移動することにより、枠部6の内側の所定領域に液体7を塗布する。なお、塗布部529は、X方向に移動してシート5Aの所定領域に液体7を塗布してもよい。
Next, as shown in FIG. 18, the
また、図19(B)に示す塗布部529Aのように、ノズル53がY方向等に移動せず、シート5AがX方向に移動することを利用してシート5Aに液体7を塗布するものでもよい。この塗布部529Aは、図19(B)に示すように、シート5Aを案内するローラ516の上方にノズル53を配置する。ノズル53は、吐出口60がローラ516に沿ったY方向に配置される。ノズル53は、保持部28(チャンバ部570)の−X側に配置され、シート5Aの移送方向において保持部28の上流側に配置される。ノズル53は、Z方向に移動可能に形成され、シート5との間隔を調整可能としてもよい。また、ノズル53をメンテナンスするノズル浸漬部66及び予備吐出部67(図1参照)は、図示のノズル53の位置から+Y側または−Y側に配置されてもよい。図19(B)に示すものでは、シート5Aを+X方向に移送するとともに、ノズル53から液体7を吐出することによりシート5Aの所定領域に液体7を塗布する。
Further, as in the
次に、図18に示すように、チャンバ部570により空間568を形成するのに先立って、塗布部529をチャンバ部570の外側に退避させる(ステップS24)。このステップS24は、例えば、図19(A)に示すように、塗布部529が+Y方向の退避位置向けて移動し、チャンバ部570の外側に退避することにより行う。なお、図19(B)に示すものでは、塗布部529Aは、保持部28から離れて配置されているので、既に退避が完了した状態である。なお、ステップS24により塗布部529を退避させるか否かは任意である。
Next, as shown in FIG. 18, prior to forming the
次に、図18に示すように、液体7が塗布されたシート5Aを含んだ空間568をチャンバ部570により形成する(ステップS25)。このステップS25は、例えば、図20(A)及び(B)に示すように、蓋部573が、−Z方向に移動して保持部528の上面と接触することにより空間568を形成する。このとき、液体7の塗布領域から+X方向及び−X方向に延びるシート5Aは、蓋部573と保持部528との間に挟まれた状態となる。なお、チャンバ部570は、保持部528を囲んだ小さな空間568を形成するので、空間568の減圧に要する時間を短くすることができる。
Next, as shown in FIG. 18, a
次に、図18に示すように、空間568を減圧する(ステップS26)。このステップS26は、例えば、図20(B)に示すように、空間568が形成された後、吸引部71を駆動して空間568を吸引することにより行う。空間568を減圧することにより液体7が乾燥して第2機能層3を形成し、積層膜4Bが製造される。なお、空間568を吸引する際、シート5Aの吸引力が空間568内に対する吸引力より大きくなるように設定してもよい。これにより、シート5Aを確実に保持部528保持することができる。ただし、空間568を減圧する際、シート5Aを保持部528に保持するか否かは任意である。
Next, as shown in FIG. 18, the
なお、図19(B)に示すものでは、シート5Aの移送とともに液体7を塗布し(ステップS23)、塗布された液体7が位置P503に達した段階(ステップS24の塗布部529の退避に相当する)でシート5Aの移送を停止する。続いて、保持部528によりシート5Aを保持し、続いて、位置P503を囲むように蓋部573が移動して空間568を形成させ(ステップS25)、この空間568内を吸引部71により吸引して減圧することにより液体7を減圧乾燥させる(ステップS26)。なお、図19(B)に示すものでは、保持部528上に塗布部529Aが達しないので、蓋部573全体を移動させる必要がない。例えば、蓋部573は保持部528上に固定され、シート5Aの出入り口部分だけを開口させて、この開口をシャッタ等により開閉することで空間568を形成させるものでもよい。
In the case shown in FIG. 19B, the
また、液体7を塗布する際や、塗布した後、空間568内で減圧乾燥を行う際又は減圧乾燥の後に、シート5Aを加熱部47(図17参照)により所定の温度で加熱してもよい。これにより、液体7の乾燥時間を短縮することができる。なお、シート5Aを加熱するか否かは任意である。
Further, when the
ステップS21〜S26により、長尺のシート5A上に所定の間隔で枠部6及び第2機能層3が形成された長尺の積層膜4Bが形成される。この長尺の積層膜4Bは、折りたたんで、図1に示す保管ユニット13などに保管してもよいし、また、他の装置等(例えば燃料電池の組み立て装置など)に搬送して、適宜積層膜4ごとに切断して各積層膜4として使用してもよい。また、長尺の積層膜4Bは、枠部6の厚みが薄い場合、長尺の積層膜4Bが巻かれたロール体にしてもよい。また、第2機能層3を多層にする場合、上記ステップを繰り返して行い、積層膜4Bにおける第2機能層3に重ねて、液体7を塗布することにより行う。なお、多層の第2機能層3を形成する場合、層ごとに異なる液体7を用いてもよい。
Through steps S21 to S26, a long
次に、液体7の乾燥後、積層膜4B(シート5A)を枠部6ごとに切断する(ステップS27)。長尺の積層膜4Bは、切断ユニット511により枠部6ごとに切断され、枚葉の積層膜4となる。積層膜4は、搬送されて例えば保管ユニット13に保管されてもよい。なお、ステップS27により、積層膜4B(シート5A)を枠部6ごとに切断するか否かは任意であり、ステップS27は行われなくてもよい。なお、切断ユニット511は、枠部6ごとに切断することに限定されない。例えば、2つ以上の枠部6が繋がった状態で切断されてもよい。
Next, after the
以上のように、本実施形態によれば、シート5Aが巻かれたロール体R1を用いて、長尺の積層膜4B、または長尺の積層膜4Bを切断した枚葉お積層膜4を形成するので、積層膜4、4Bを効率よく製造することができる。なお、第1実施形態と同様、液体7の塗布から減圧乾燥までを短時間で行うので、多孔質形状の第2機能層3を持った積層膜4、4Bを製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, the long
[第7実施形態]
次に、第7実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第7実施形態に適用可能なものは全て第7実施形態で適用してもよい。
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiments, all those applicable to the seventh embodiment may be applied in the seventh embodiment.
図21は、第7実施形態に係るシステム600の一例を示す−Y方向から見た側面図である。システム600は、図21に示すように、第1枠形成ユニット608Aと、第2枠形成ユニット608Bと、第1塗布ユニット609Aと、第2塗布ユニット609Bと、第1減圧乾燥ユニット610Aと、第2減圧乾燥ユニット610Bと、切断ユニット511と、を備える。なお、第1枠形成ユニット608A及び第2枠形成ユニット608Bは、それぞれ第6実施形態の第1枠形成ユニット508と同様である。第1枠形成ユニット608A及び第2枠形成ユニット608Bは、X方向に並んで配置される。
FIG. 21 is a side view of an example of a
第1塗布ユニット609Aは、第1保持部628Aと、第1塗布部629Aと、を備える。第2塗布ユニット609Bは、第2保持部628B、第2塗布部629Bと、を備える。第1塗布ユニット609A及び第2塗布ユニット609Bは、それぞれ第6実施形態の塗布ユニット509と同様である。第1塗布ユニット609A及び第2塗布ユニット609Bは、X方向に並んで配置される。第1減圧乾燥ユニット610A及び第2減圧乾燥ユニット610Bは、それぞれ第1塗布ユニット609A及び第2塗布ユニット609Bに対応して配置される。また、第1塗布ユニット609A及び第2塗布ユニット609Bは、それぞれ第6実施形態の減圧乾燥ユニット510と同様である。
The
このシステム600は、図21に示すように、ロール体R1から+X方向に引き出されたシート5Aに対して、第1枠形成ユニット608A及び第2枠形成ユニット608Bによってそれぞれ枠部6が形成される。続いて、シート5Aが+X方向に移送され、枠部6が形成された2カ所を第1保持部628A及び第2保持部628Bで保持し、それぞれ第1塗布部629A及び第2塗布部629Bによって液体7が枠部6の内側に塗布される。続いて、各第1保持部628A及び第2保持部628Bにおいて、それぞれ蓋部573により形成された空間568(図17参照)を吸引することにより、液体7を減圧乾燥させて第2機能層3を持つ積層膜4Bを形成する。なお、2つの空間に対する吸引を、1つの吸引部71(図17参照)で行ってもよい。その後、+X方向に積層膜4Bを移送し、切断ユニット511により例えば枠部6ごとに切断して積層膜4を形成する。
In this
積層膜4は、例えば、保管ユニット13に保管されてもよい。また、切断ユニット511を備えるか否かは任意である。切断ユニット511がない場合、長尺の積層膜4Bのまま保管されてもよく、また、長尺の積層膜4Bのまま他の装置に供給されてもよい。なお、上記では、2台ずつ同一構成のユニットを備えているが、これに限定されず、3台以上の同一構成ユニットを備えてもよい。
For example, the
このように、本実施形態によれば、シート5Aの2か所以上に対して同時に処理を行うので、積層膜4、4Bを効率よく製造することができる。また、第1実施形態と同様、液体7の塗布から減圧乾燥までを短時間で行うので、多孔質形状の第2機能層3を持った積層膜4、4Bを製造することができる。
Thus, according to this embodiment, since processing is simultaneously performed on two or more portions of the
[第8実施形態]
次に、第8実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第8実施形態に適用可能なものは全て第8実施形態で適用してもよい。
[Eighth Embodiment]
Next, an eighth embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiments, all those applicable to the eighth embodiment may be applied in the eighth embodiment.
図22は、第8実施形態に係るシステム700の一例を示し、(A)は+Z方向から見たシート5Aの拡大図、(B)はシステム700を−Y方向から見た側面図である。第8実施形態に係るシステム700は、長尺のシート5Aの一方の面だけでなく、他方の面について第2機能層3を形成する。図23(A)に示すように、長尺のシート5Aには、枠部6ごとにマークMが形成される。このマークMは、各枠部6との位置関係が予め設定されている。マークMは、光学式等の非接触センサ、または接触式プローブによる接触式センサなどの検出装置により検出可能であれば、任意の形状、色等を適用できる。また、マークMは、シート5の一部に形成された貫通穴であってもよく、また、枠部6に形成されてもよい。また、マークMは、機能層3の一部に形成されてもよい。マークMの形成は、専用のマーク形成装置が使用されてもよく、また、液体7を用いてマークMを形成してもよい。また、マークMは、第2機能層3が形成された面に形成されることに代えて、第2機能層3が形成されていない面に形成されてもよい。なお、マークMを形成するか否かは任意である。
22A and 22B show an example of a
システム700は、図23(B)に示すように、枠形成ユニット508と、第1塗布ユニット709Aと、第2塗布ユニット709Bと、第1減圧乾燥ユニット710Aと、第2減圧乾燥ユニット710Bと、複数の反転用のローラ730と、切断ユニット511と、を備える。第1塗布ユニット709Aは、第2塗布ユニット709Bの+Z側に配置される。
As shown in FIG. 23B, the
第1塗布ユニット709Aは、第1保持部728Aと、第1塗布部729Aと、を備える。第2塗布ユニット709Bは、第2保持部728B、第2塗布部729Bと、を備える。第1塗布ユニット709A及び第2塗布ユニット709Bは、それぞれ第6実施形態の塗布ユニット509と同様である。第1減圧乾燥ユニット710A及び第2減圧乾燥ユニット710Bは、それぞれ第1塗布ユニット709A及び第2塗布ユニット709Bに対応して配置される。また、第1塗布ユニット709A及び第2塗布ユニット709Bは、それぞれ第6実施形態の減圧乾燥ユニット510と同様である。
The
このシステム700は、図22に示すように、ロール体R1から+X方向に引き出されたシート5Aに対して、枠形成ユニット508によって枠部6が形成された後、シート5Aが+X方向に移送され、第1保持部728Aによりシート5Aを保持し、第1塗布部729Aによって液体7が枠部6の内側に塗布される。続いて、第1保持部728Aにおいて、蓋部573により形成された空間568(図17参照)を吸引することにより、液体7を減圧乾燥させて第2機能層3を持つ積層膜4Bを形成する。
As shown in FIG. 22, in the
第1保持部728Aから移送された積層膜4Bは、複数のローラ730により案内されて反転し、−X方向に向けて移送される。なお、図示では3本のローラ730で積層膜4Bを反転させているが、1本のローラ730で積層膜4Bを反転させてもよい。−X方向に移送された積層膜4Bは、第2保持部728Bにおいて、第2機能層3が形成された面が下方になり、第2機能層3が形成されていない面が上方になる状態で移送される。
The
システム700は、マークMを検出する不図示の検出装置を備えている。この検出装置は、マークMを認識した場合、例えば、認識結果を不図示の制御装置に送信する。制御装置は、この認識結果から−Z面の枠部6の位置を判断し、この枠部6の位置に第2保持部728Bを合わせるように積層膜4Bの移送を制御する。積層膜4Bは、第2保持部728Bにより保持され、第2塗布部729Bによって、第2機能層3が形成されていない面(他方の面)に液体7が塗布される。続いて、第2減圧乾燥ユニット710Bにより液体7が減圧乾燥され、シート5Aの両面に第2機能層3が形成された積層膜4Cが形成される。続いて、積層膜4Cは、−X方向に移送され、切断ユニット511により枠部6ごとに切断されて積層膜4となる。
The
積層膜4は、例えば、保管ユニット13に保管されてもよい。また、切断ユニット511を備えるか否かは任意である。切断ユニット511がない場合、長尺の積層膜4Cのまま保管されてもよく、また、長尺の積層膜4Bのまま他の装置に供給されてもよい。なお、積層膜4Cは、+Z面側及び−Z面側で同一の液体7により同一の第2機能層3が形成されてもよく、また、異なる液体7により異なる第2機能層3が形成されてもよい。なお、上記ではマークMを検出して液体7の塗布位置を制御しているが、これに限定されない。例えば、先に形成された第2機能層3又は枠部6を+Z面側から認識可能な場合は、この第2機能層3又は枠部6のエッジを検出装置等により検出して液体7の塗布位置を制御してもよい。また、液体7の塗布位置を不図示の検出装置を用いて制御装置により制御することに代えて、作業者が目視等により液体7の塗布位置を設定してもよい。
For example, the
以上のように、本実施形態によれば、長尺のシート5Aの両面に対して第2機能層3を有する積層膜4、4Cを効率よく製造できる。なお、シート5の両面に形成される第2機能層3は、同一の大きさ(面積)であることに限定されず、異なる大きさであってもよい。各第2機能層3の大きさは、第1塗布部729A又は第2塗布部729Bによる塗布領域をそれぞれが設定することで、互いに同一または異なる大きさに設定される。
As described above, according to the present embodiment, the
また、上記では、第1塗布ユニット709Aが、第2塗布ユニット709Bの+Z側に配置されるが、逆に、第2塗布ユニット709Bが、第1塗布ユニット709Aの+Z側に配置されてもよい。また、本実施形態では、長尺の積層膜4Bの移送方向をローラ730により逆向きとすることで反転させているが、これに限定されない。例えば、積層膜4Bを+X方向に移送しながら、X方向の軸まわりに積層膜4Bを徐々に回転させるようにローラを配置して反転させてもよい。
In the above description, the
[第9実施形態]
次に、第9実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第9実施形態に適用可能なものは全て第9実施形態で適用してもよい。
[Ninth Embodiment]
Next, a ninth embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiments, all those applicable to the ninth embodiment may be applied in the ninth embodiment.
図23は、第9実施形態に係るシステム800に使用される枠形成ユニット808を示す図である。この枠形成ユニット808は、枠部6に相当する部分が連続して形成された長尺の枠部6Aと、上記と同様の長尺のシート5Aと、が供給される。枠部6Aは、長尺である点以外は、枠部6と同様であり、例えば、非フッ素系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等。)、含フッ素樹脂(PTFE、ETFE、FEP、PFA等。)等の樹脂材料が用いられる。枠形成ユニット808は、シート5Aのロール体R1と、枠部6Aがロール状に巻かれたロール体R2と、が配置される。また、枠形成ユニット808は、Y方向に移動して枠部6A等を切断可能な切断部824を備えている。
FIG. 23 is a diagram showing a
枠形成ユニット808は、ロール体R1から+X方向に引き出されたシート5A上に、ロール体R2から+X方向に引き出された枠部6Aを接着し、これを切断部824で枠部6ごとに切断することにより、枠部6が形成された枚葉のシート5を形成する。シート5Aに枠部6Aが接着される前に、不図示の接着剤塗布部により枠部6Aの接着対象面、またはシート5Aの枠部接着面に接着剤を塗布する。なお、両者が接着された後に、両者を挟み込む一対のローラが配置されてもよい。また、接着剤としては、任意の接着剤が用いられる。また、接着剤を用いずに、枠部6Aの一部を溶融させてシート5Aに接着させてもよい。
The
枠部6Aが接着されたシート5Aは、+X方向に移送され、所定位置で保持されて切断部824により枠部6ごとに切断される。切断部824は、カッタ等の刃部を有し、不図示のガイドに沿って−Y方向に移動することにより、枠部6Aが接着されたシート5Aを切断する。なお、シート5Aの保持や、切断部824の構成、及び切断後のシート5の搬送等は、第1実施形態の枠形成ユニット8の構成が適用される。また、切断部824は、枠部6Aが形成されたシート5Aを切断可能であれば、任意のものを適用することができる。例えば、シート5AをZ方向に挟んで切断するものでもよい。また、切断されたシート5は、例えば、不図示の搬送装置により、保管ユニット12(図1参照)に保管してもよい。
The
このように、本実施形態によれば、個別の枠部6を作成して枠形成ユニット808に供給することが不要となり、長尺のシート5Aに長尺の枠部6Aを接着して切断するといった簡単な手順で、枠部6を有するシート5を効率よく製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is not necessary to create the
[第10実施形態]
次に、第10実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第10実施形態に適用可能なものは全て第10実施形態で適用してもよい。
[Tenth embodiment]
Next, a tenth embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiment, all those applicable to the tenth embodiment may be applied in the tenth embodiment.
図24(A)は、第10実施形態に係る積層膜4Dの一例を示す図、(B)は、他の例に係る積層膜4Eの一例を示す図である。図24(A)に示すように、シート5は、−Z側の面に剥離可能な基材シートSを備えている。このシート5は、一方の面に基材シートSを接着剤または静電力等により接合して形成されてもよく、また、基材シートS上にシート5を形成するための液体を塗布し、この液体を乾燥等させることにより基材シートS上にシート5が形成されたものでもよい。このシート5の+Z側の面に枠部6及び第2機能層3を形成する手段は、上記した各実施形態が適用可能である。
FIG. 24A shows an example of a
シート5上に枠部6及び第2機能層3を形成した積層膜4Dは、−Z側から順に基材シートS、シート5、第2機能層3の3層構造となる。この積層膜4Dは、図24(A)に示すように、裏面の基材シートSを剥がすことにより、使用可能な積層膜4となる。なお、基材シートSは、シート5から剥離可能であれば任意の材料のシートを用いることができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シート、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート、ポリエステルシート等の樹脂製のシートを用いることができる。
The
なお、本実施形態において、基材シートSの剥離は、専用の剥離装置が使用されてもよく、また、作業者が手作業により行ってもよい。また、本実施形態において、基材シートSを有する積層膜4Dの状態で保管されてもよく、また、各積層膜4Eから基材シートSを剥離した状態で保管されてもよい。
In the present embodiment, the base sheet S can be peeled off by using a dedicated peeling device or by an operator by hand. Moreover, in this embodiment, you may store in the state of
また、図24(B)に示すように、長尺のシート5Aは、−Z側の面に剥離可能な長尺な基材シートSAを備えており、ロール体R3として供給されてもよい。このシート5Aは、上記と同様に、長尺のシート5Aの一方の面に基材シートSAを接合して形成されてもよく、また、長尺の基材シートSA上に所定の液体を塗布して形成されたものでもよい。ロール体R3から引き出されたシート5Aの+Z側の面に適宜枠部6や第2機能層3を形成する手段は、上記した各実施形態が適用可能である。基材シートSAの材料は、上記した基材シートSと同様である。
Also, as shown in FIG. 24B, the
シート5A上に第2機能層3を形成した長尺の積層膜4Eは、第2機能層3を形成した部分において−Z側から順に基材シートSA、シート5A、第2機能層3の3層構造となる。この積層膜4Eは、図24(B)に示すように、移送経路の一部において基材シートSAが連続してシート5Aから剥離される。基材シートSAを剥離する位置に楔状の部材が配置され、この楔状の部材により基材シートSAの剥離を行ってもよい。なお、剥離した基材シートSAは、巻き取られてロール体R4を形成する。このロール体R5は、基材シートSAが巻かれたものであり、再度シート5Aを形成するなど、再利用が可能である。
The long
基材シートSAが剥がされた積層膜4Eは、積層膜4Bとなる。なお、積層膜4Eは、基材シートSAを剥離する前に枠部6ごとに切断されてもよい。積層膜4Eが枠部6ごとに切断されることにより、図24(A)に示す積層膜4Dとなる。また、積層膜4Eは、基材シートSAを剥離せずに折りたたんで保管してもよい。また、積層膜4Eは、枠部6の厚みが薄い場合、ロール体にしてもよい。
The
以上のように、本実施形態によれば、シート5、5Aに剥離可能な基材シートS、SAが積層されるので、シート5、5Aは基材シートS、SAによって剛性が付与され、搬送等のハンドリング性を向上させることができる。また、基材シートS、SAは、シート5、5Aの下面を被覆するので、シート5、5Aの下面に傷がつくことや、ほこりが付着することを抑制できる。なお、本実施形態では、シート5、5Aに1枚の基材シートS、SAを積層しているが、2枚以上の基材シートS、SAを積層してもよい。また、基材シートS、SAは、シート5からの剥離を容易にするため、一部がシート5、5Aから突出して形成されてもよい。
As described above, according to the present embodiment, since the base sheets S and SA that can be peeled are laminated on the
[第11実施形態]
次に、第11実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第11実施形態に適用可能なものは全て第11実施形態で適用してもよい。
[Eleventh embodiment]
Next, an eleventh embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiment, all those applicable to the eleventh embodiment may be applied in the eleventh embodiment.
図25は、第11実施形態に係るシステム900の一例を示す図である。システム900は、複数の枠形成ユニット8と、保管ユニット12と、複数の塗布ユニット9と、複数の減圧乾燥ユニット10と、保管ユニット13と、を備える。なお、枠形成ユニット8、保管ユニット12、塗布ユニット9、減圧乾燥ユニット10及び保管ユニット13は、それぞれ、上記した第1実施形態に示すものであり、これに代えて他の実施形態に示すいずれかのものが使用されてもよい。
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a
複数の枠形成ユニット8は、それぞれ、シート5に枠部6を形成したシート5を製造する。複数の枠形成ユニット8により製造されたシート5は、保管ユニット12に保管される。なお、保管ユニット12の数は、特に限定されず、複数配置されてもよい。保管ユニット12に保管されたシート5は、複数の塗布ユニット9にそれぞれ搬送されて液体7が塗布され、さらに、対応する減圧乾燥ユニット10により液体7が減圧乾燥されて積層膜4を形成し、保管ユニット13に搬送される。なお、保管ユニット13の数は、特に限定されず、複数配置されてもよい。
Each of the plurality of
枠形成ユニット8の台数や、塗布ユニット9及び減圧乾燥ユニット10の台数は、生産規模等に応じて任意に設定可能である。また、1台の枠形成ユニット8の処理速度や、塗布ユニット9及び減圧乾燥ユニット10の処理速度に応じて、それぞれの台数が決定されてもよい。例えば、1枚のシート5に対して、枠形成ユニット8の処理速度が塗布ユニット9とうの処理速度の3倍である場合、n台の塗布ユニット9等に対して3n台の枠形成ユニット8を配置するなど、処理速度の速いユニットの台数を増やして、各ユニットの待機時間を減少させることが可能となる。
The number of
このように、本実施形態によれば、枠形成ユニット8や、塗布ユニット9、減圧乾燥ユニット10を並列して配置することにより、積層膜4を効率よく製造することができる。また、各ユニットの処理速度に応じてユニットの台数を設定することにより、各ユニットの稼働率(特に処理側だが早いユニットの稼働率)を向上させることができる。
Thus, according to this embodiment, the
[第12実施形態]
次に、第12実施形態について説明する。本実施形態において、上記した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。また、上記した実施形態において説明した事項のうち、第12実施形態に適用可能なものは全て第10実施形態で適用してもよい。
[Twelfth embodiment]
Next, a twelfth embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. In addition, among the matters described in the above-described embodiments, all those applicable to the twelfth embodiment may be applied in the tenth embodiment.
図26は、第12実施形態に係る枠部6Bの一例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は断面図である。図27は、他の例に係る枠部6Cを示す図であり、(A)は斜視図、(B)は断面図である。図26(A)及び(B)に示すように、矩形枠状の枠部6Bは、シート5の+Z側及び−Z側の面のそれぞれに設けられ、シート5の縁部を挟むように形成される。さらに、この枠部6Bの内側においてシート5の+Z側及び−Z側のそれぞれに第2機能層3が設けられて積層膜4Fが形成される。枠部6Bは、図26(B)に示すように、枠部6Bの内側からX方向やY方向の外側に気体や液体等が漏れるのを防止し、かつ、外気が枠部6Bの内側に入り込むのを防止する、いわゆるガスケットの一部(サブガスケット)として機能する。
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a
積層膜4Fは、例えば、燃料電池における膜電極接合体(MEA)として用いられる。積層膜4Fは、例えば、図26(A)及び(B)の二点鎖線に示すように、+Z側及び−Z側にガス拡散層C1(図28(B)参照)が積層される。また、ガス拡散層C1を囲むようにサブガスケットSGが設けられてもよい。このサブガスケットSGは、枠部6Bに積層され、枠部6Bと同様に、気体や液体等が漏れるのを防止し、かつ、外気が枠部6Bの内側に入り込むのを防止する。
The
シート5の縁部を挟むような枠部6Bは、図26に示すものに限定されず、図27に示すような枠部6Cであってもよい。図27(A)及び(B)に示すように、枠部6Cは、シート5の+Z側及び−Z側の面のそれぞれに設けられ、シート5の縁部を挟むように形成される。さらに、この枠部6Cの内側においてシート5の+Z側及び−Z側のそれぞれに第2機能層3が設けられて積層膜4Gが形成される。ただし、枠部6Cは、シート5の外側において枠部6C同士が接合している点で、図26の枠部6Bと異なる。これにより、シート5の側方から気体や液体が漏れるのを防止することができる。なお、枠部6Cは、図26の枠部6Bと同様、いわゆるガスケットの一部(サブガスケット)として機能する。また、枠部6Cにガス拡散層C1のサブガスケットSGが積層される点は、図26の枠部6Bと同様である。
The
なお、上記した枠部6B、6Cは、特開2007−207644号公報に開示されるように、シート5との接着面に開口し、かつ接着面とは反対側の表面に達する多数の空気抜き孔を備えてもよい。この場合、枠部6B、6Cをシート5に接着する際、接着面同士の間の空気を、空気抜き孔を介して外部へ排出できるので、枠部6B、6Cとシート5との密着性を向上させることができる。
The
なお、枠部6B、6Cは、気体や液体等がリークすることを防止できるものであれば、任意の材料を用いることができる。例えば、枠部6B、6Cは、上記した枠部6、6Aと同様、非フッ素系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等。)、含フッ素樹脂(PTFE、ETFE、FEP、PFA等。)等の樹脂材料、ゴム材料、金属材料等を用いることができる。
Note that any material can be used for the
なお、シート5の+Z側及び−Z側に、枠部6B、6Cを形成する方法は、上記した各実施形態が適用可能である。例えば、枠部6Bは、上記した枠形成ユニット8等が使用され、先ず長尺のシート5Aの+Z側に設けられ、続いて、シート5Aの−Z側に設けられてもよいし、シート5Aの+Z側及び−Z側に同時に設けられてもよい。また、枠部6Cは、枚葉のシート5の+Z側及び−Z側からシート5を挟むようにして設けられてもよい。また、シート5に枠部6B、6Cを形成する方法は、特開2007−207644号公報に開示されるような、突起状接着剤等を用いて接着させる方法を採用してもよい。この場合、シート5と枠部6B、6Cとの接着面に空気が残ることを抑制することができ、枠部6B、6Cとシート5との密着性を向上させることができる。
The above-described embodiments can be applied to the method of forming the
なお、枠部6Bは、上記した長尺上のシート5Aの+Z側及び−Z側に形成してもよい。この場合、枠部6Bを形成する手段は、上記した各実施形態が適用可能である。また、枠部6Bは、例えば、上記した枠形成ユニット8等が使用され、先ずシート5の+Z側に設けられ、続いて、シート5の−Z側に設けられてもよいし、シート5の+Z側及び−Z側に同時に設けられてもよい。
The
なお、枠部6B、6Cの厚さ(Z方向の長さ)は、第2機能層3の厚さとほぼ同一であることに限定されず第2機能層3より厚いものが使用されてもよい。この場合、枠部6B、6Cの厚さは、第2機能層3の厚さと、上記したガス拡散層C1の厚さとを加えた厚さに設定されてもよい。また、第2機能層3とガス拡散層C1との間に他の機能層(例えば補強層など)が形成されてもよい。また、積層膜4F、4Gは、燃料電池の膜電極接合体以外の用途にも用いることができる。
Note that the thickness (length in the Z direction) of the
以上のように、本実施形態によれば、シート5の縁部を挟むように枠部6B、6Cが設けられるので、積層膜4F、4Gの剛性を一層向上させることができる。さらに、例えば、積層膜4F、4Gを膜電極接合体として使用する場合、枠部6B、6Cが燃料電池のガスケットの一部(サブガスケット)として機能するので、燃料電池を容易に製造することができる。
As described above, according to this embodiment, since the
[燃料電池製造システム及び燃料電池の製造方法]
次に、燃料電池製造システムSYS1の実施形態について、図面を参照して説明する。図28(A)は、燃料電池製造システムSYS1の一例を示すブロック図であり、(B)は燃料電池のセルCの一例を示す分解斜視図である。燃料電池製造システムSYS1は、図28(A)に示すように、機能膜製造システム1と、ガス拡散層製造装置D1と、セパレータ製造装置D2と、組立装置D3と、を含み、図28(B)に示すセルCを製造する。なお、図28(A)に示す燃料電池製造システムSYS1は、一例であって他の装置を含んで構成されてもよく、また、ガス拡散層製造装置D1、セパレータ製造装置D2、及び組立装置D3のうち1つ以上を含まない構成であってもよい。機能膜製造システム1は、上記した第1実施形態に示すものであり、これに代えて他の実施形態に示すシステム100〜900のうちいずれかが使用されてもよい。
[Fuel cell manufacturing system and fuel cell manufacturing method]
Next, an embodiment of the fuel cell manufacturing system SYS1 will be described with reference to the drawings. FIG. 28A is a block diagram showing an example of the fuel cell manufacturing system SYS1, and FIG. 28B is an exploded perspective view showing an example of the cell C of the fuel cell. As shown in FIG. 28A, the fuel cell manufacturing system SYS1 includes a functional
また、機能膜製造システム1、ガス拡散層製造装置D1、セパレータ製造装置D2、及び組立装置D3は、それぞれ1台で構成されることに限定されず、各装置の処理時間に応じて適宜複数台が配置されてもよい。また、各装置の配置は任意である。例えば、組立装置D3を中心として、その周囲に機能膜製造システム1、ガス拡散層製造装置D1、及びセパレータ製造装置D2が配置されてもよい。
Further, the functional
なお、本明細書において「燃料電池」とは、燃料の酸化還元反応を用いることにより電気を取り出すことのできる電池を意味し、例えば、電解質膜の少なくとも一方の面に触媒層を有する積層膜を備える電池は「燃料電池」に含まれる。 In the present specification, the term “fuel cell” means a battery that can take out electricity by using a redox reaction of a fuel. For example, a laminated film having a catalyst layer on at least one surface of an electrolyte film. The provided battery is included in the “fuel cell”.
本実施形態において、機能膜製造システム1は、セルCに使用する積層膜(機能膜)4Aを製造する。積層膜4Aは、第1機能層2として燃料電池用の電解質膜(シート5)に枠部6が形成されている。枠部6は、電気的絶縁性を有する公知の樹脂材料が用いられる。電解質膜(シート5)の一方の面に、第2機能層3としてアノード触媒層が形成され、他方の面に、第2機能層3としてカソード触媒層が形成される。なお、積層膜4Aは一例であって、機能膜製造システム1により、燃料電池に使用可能な他の積層膜(燃料電池用の膜電極接合体)を形成することができる。
In the present embodiment, the functional
図28(B)に示すように、燃料電池のセルCは、積層膜4Aの+Z面側及び−Z面側にそれぞれガス拡散層C1が配置され、ガス拡散層C1の外側にそれぞれセパレータC2が配置されている。このセルが複数積層されて燃料電池スタックが形成される。なお、図示したセルCは一例であって他の構成であってもよい。
As shown in FIG. 28 (B), in the cell C of the fuel cell, the gas diffusion layer C1 is disposed on the + Z surface side and the −Z surface side of the
図28(A)に示すガス拡散層製造装置D1は、セルCに使用するガス拡散層C1を製造する。ガス拡散層C1は、例えば、セルCにおいて、水素や酸素(空気)などのガスを触媒層に拡散させる機能や、電極での化学反応により生じた電子の集電等の機能を有する。ガス拡散層製造装置D1の構成は任意である。セパレータ製造装置D2は、セルCに使用するセパレータC2を製造する。セパレータC2は、例えば、セルCにおいて、水素などの燃料や空気の流路としての機能や、積層するセルC間の仕切りとしての機能、集電や電流の外部への伝達部としての機能等を有する。セパレータ製造装置D2の構成は任意である。組立装置D3は、セルCを構成する部品を受け取り、これらを組み立てることにより複数のセルCが積層した燃料電池を製造する。組立装置D3の構成は任意である。 The gas diffusion layer manufacturing apparatus D1 shown in FIG. 28 (A) manufactures the gas diffusion layer C1 used for the cell C. For example, in the cell C, the gas diffusion layer C1 has a function of diffusing a gas such as hydrogen or oxygen (air) into the catalyst layer, and a function of collecting electrons generated by a chemical reaction at the electrode. The configuration of the gas diffusion layer manufacturing apparatus D1 is arbitrary. Separator manufacturing apparatus D2 manufactures separator C2 used for cell C. For example, in the cell C, the separator C2 has a function as a flow path of fuel such as hydrogen or air, a function as a partition between cells C to be stacked, a function as a current collector or a current transmission unit, etc. Have. The configuration of the separator manufacturing apparatus D2 is arbitrary. The assembling apparatus D3 receives parts constituting the cell C and assembles them to manufacture a fuel cell in which a plurality of cells C are stacked. The configuration of the assembling apparatus D3 is arbitrary.
次に、燃料電池の製造方法について、図面を参照して説明する。図29は、燃料電池の製造方法を示すフローチャートである。図29に示すように、機能膜製造システム1による燃料電池用の積層膜4A(膜電極接合体)の製造(ステップS31)と、ガス拡散層製造装置D1によるガス拡散層C1の製造(ステップS32)と、セパレータ製造装置D2によるセパレータC2の製造(ステップS33)と、が行われる。これらステップS31〜S33は、並行して行ってもよく、また順番に行ってもよい。
Next, a method for manufacturing a fuel cell will be described with reference to the drawings. FIG. 29 is a flowchart showing a method for manufacturing a fuel cell. As shown in FIG. 29, the fuel cell laminated
次に、ステップS31〜S33でそれぞれ形成された積層膜4A、ガス拡散層C1、セパレータC2を用いて、組立装置D3によりセルCの組み立て、及びセルCを積層した燃料電気スタックの組み立てを行う(ステップS34)。このステップS34は、例えば、セパレータC2上に、ガス拡散層C1、機能膜4A、ガス拡散層C1、セパレータC2の順に載置して、これを繰り返すことにより複数のセルが積層した燃料電池スタックが完成する。なお、燃料電池スタックの電極形成やセルC同士の電気的な接続等の処理は省略している。
Next, using the
なお、上記した燃料電池の製造方法は一例であって他の方法でもよい。例えば、上記した方法は、積層膜4A、ガス拡散層C1、及びセパレータC2がそれぞれ製造された後にこれらを組み立ててセルC及び燃料電池スタックを製造しているがこの方法に限定されない。例えば、先に積層膜4Aを製造し、この積層膜4Aの両面にガス拡散層製造装置D1によりガス拡散層C1を形成して複合膜とし、この複合膜とセパレータC2とを交互に積層して複数のセルCを積層した燃料電池スタックが形成されてもよい。
The fuel cell manufacturing method described above is merely an example, and other methods may be used. For example, in the above-described method, the
このように、本実施形態によれば、機能膜製造システム1によって触媒効果が高い積層膜(機能膜)4Aを効率よく製造するため、発電効率が向上したセルC(燃料電池)を効率よく製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, the functional
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は、上記の実施形態あるいは変形例に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態あるいは変形例で説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上記の実施形態あるいは変形例で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the technical scope of this invention is not limited to said embodiment or modification. For example, one or more of the requirements described in the above embodiments or modifications may be omitted. In addition, the requirements described in the above embodiments or modifications can be combined as appropriate.
1、200、300、400、500、600、700、800、900…システム(機能膜製造システム)、2…第1機能層、3…第2機能層、4、4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G…積層膜(機能膜)、5、5A…シート、6、6A、6B、6C…枠部、7…液体、8、608A、608B、808…枠形成ユニット、9、209、309、409A、409B、509、609A、609B、709A、709B…塗布ユニット、10、210、310、410、410A、420B、510、610、610A、610B、710A、710B…減圧乾燥ユニット、11、12、13…保管ユニット、24、524、824…切断部、28、228A、228B、428A、428B、528、628A、628B、728A、728B…保持部、29、229、329A、329B、429A、429B、529、529A、629A、629B、729A、729B…塗布部、38…吸着部、40、240A、240B…吸着用吸引部、42…孔部、46…シート部材、47…加熱部、68、268、568…空間、70、570…チャンバ部、71…吸引部、172…調整部、412…反転部、511…切断ユニット、P1、P1A、P1B、P501…対向位置、P2、P2A、P2B、P502…退避位置、R1、R2、R3、R4…ロール体、M…マーク、S、SA…基材シート、SYS1…燃料電池製造システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,200,300,400,500,600,700,800,900 ... system (functional film manufacturing system), 2 ... 1st functional layer, 3 ... 2nd
Claims (36)
前記第1機能層を含むシートの一部領域を囲むように枠部を形成する枠形成ユニットと、
前記枠部が形成された前記シートの少なくとも一方の面に、前記第2機能層を形成するための液体を塗布する塗布部を有する塗布ユニットと、
前記塗布ユニットにより前記液体が塗布された前記シートを含んだ空間を形成可能なチャンバ部を備え、かつ前記空間を減圧して前記液体を乾燥させる吸引部を備える減圧乾燥ユニットと、を備える、機能膜製造システム。 A system for manufacturing a functional film in which a first functional layer and a second functional layer are laminated,
A frame forming unit that forms a frame so as to surround a partial region of the sheet including the first functional layer;
An application unit having an application part for applying a liquid for forming the second functional layer on at least one surface of the sheet on which the frame part is formed;
A vacuum drying unit that includes a chamber capable of forming a space including the sheet coated with the liquid by the coating unit, and a suction unit that decompresses the space to dry the liquid. Membrane manufacturing system.
前記減圧乾燥ユニットは、前記第1塗布部及び前記第2塗布部のそれぞれに対応して配置される、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の機能膜製造システム。 The application unit includes a first application unit that applies the liquid to one surface of the sheet on which the frame portion is formed, and a second application unit that applies the liquid to the other surface of the sheet. ,
The functional film manufacturing system according to any one of claims 1 to 10, wherein the reduced-pressure drying unit is disposed corresponding to each of the first application unit and the second application unit.
前記枠形成ユニットは、前記ロール体から前記シートを引き出して前記枠部を形成する、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の機能膜製造システム。 The sheet is arranged as a roll body wound in a roll shape,
The functional film manufacturing system according to claim 1, wherein the frame forming unit pulls out the sheet from the roll body to form the frame portion.
前記減圧乾燥ユニットの前記チャンバ部は、前記シートのうち前記枠部から延びる両側を挟んだ状態で前記空間を形成可能である、請求項13記載の機能膜製造システム。 The coating unit applies the liquid to each of the frame portions on the sheet that is sent without being cut from the frame forming unit,
The functional film manufacturing system according to claim 13, wherein the chamber portion of the vacuum drying unit is capable of forming the space in a state where both sides of the sheet extending from the frame portion are sandwiched.
前記減圧乾燥ユニットは、前記チャンバ部により前記複数の枠部をまとめて含む空間を形成可能である、請求項15記載の機能膜製造システム。 The application unit includes a plurality of application units that apply the liquid to a plurality of regions on the sheet surrounded by the plurality of frame units, respectively.
The functional film manufacturing system according to claim 15, wherein the vacuum drying unit is capable of forming a space that collectively includes the plurality of frame portions by the chamber portion.
前記第2機能層は、燃料電池用の触媒層である、請求項1〜請求項19のいずれか1項に記載の機能膜製造システム。 The first functional layer is an electrolyte membrane for a fuel cell;
The functional film manufacturing system according to any one of claims 1 to 19, wherein the second functional layer is a catalyst layer for a fuel cell.
請求項1〜請求項21のいずれか1項に記載の機能膜製造システムを含む、燃料電池製造システム。 A fuel cell manufacturing system comprising:
A fuel cell manufacturing system including the functional membrane manufacturing system according to any one of claims 1 to 21.
前記第1機能層を含むシートの一部領域を囲むように枠部を形成することと、
前記枠部が形成された前記シートの少なくとも一方の面に、前記第2機能層を形成するための液体を塗布部により塗布することと、
前記液体が塗布された前記シートを含んだ空間をチャンバ部により形成することと、
前記空間を吸引部により減圧して前記液体を乾燥させることと、を含む、機能膜製造方法。 A method for producing a functional film in which a first functional layer and a second functional layer are laminated,
Forming a frame portion so as to surround a partial region of the sheet including the first functional layer;
Applying a liquid for forming the second functional layer to at least one surface of the sheet on which the frame portion is formed by an application unit;
Forming a space including the sheet coated with the liquid by a chamber portion;
Decompressing the space with a suction part to dry the liquid.
前記シートのうち前記枠部から延びる両側を前記チャンバ部で挟むことにより前記空間を形成することと、を含む、請求項30記載の機能膜製造方法。 Applying the liquid for each of the frame parts to the sheet sent without being cut;
The functional film manufacturing method according to claim 30, further comprising: forming the space by sandwiching both sides extending from the frame portion of the sheet with the chamber portion.
請求項23〜請求項35のいずれか1項に記載の機能膜製造方法を含む、燃料電池の製造方法。
A method of manufacturing a fuel cell, comprising:
36. A method for producing a fuel cell, comprising the method for producing a functional film according to any one of claims 23 to 35.
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